James Webb segue per decenni una molecola di carbonio cruciale ma non rintracciabile

Decenni fa, i ricercatori hanno ipotizzato che la molecola di carbonio CH3+ svolga un ruolo importante nella creazione di un componente fondamentale per la vita: le molecole contenenti carbonio. C’era solo un problema: le ricerche del CH3+ cosmico erano infruttuose. Ma ora è cambiato…

nella carta natura I ricercatori annunciano di aver rilevato CH3+ in un disco protoplanetario, situato a circa 1.350 anni luce dalla Terra. Si basa su osservazioni effettuate con il potentissimo James Webb Space Telescope. “La scoperta di CH3+ non solo dimostra la straordinaria sensibilità di James Webb, ma sottolinea anche il presunto ruolo critico che CH3+ gioca nella chimica interstellare”, ha detto la ricercatrice Mary Ellen Martin.

Carbonio e vita
Tutte le forme di vita sulla Terra dipendono dai composti del carbonio. Non c’è da stupirsi che gli scienziati che studiano l’origine della vita sulla Terra e la possibilità della vita su altri pianeti abbiano un interesse superiore alla media per la formazione e la presenza di composti di carbonio nello spazio interstellare, dove nascono stelle e pianeti. L’attenzione è spesso rivolta agli ioni contenenti carbonio, perché possono formare composti di carbonio più complessi attraverso reazioni con altre piccole molecole, anche alle basse temperature dello spazio interstellare.

caratteristica
CH3+ è un tale ione molecolare. E non solo chiunque. Negli anni ’70, i ricercatori lo definirono “una pietra angolare della chimica del carbonio interstellare”. Tutto ha a che fare con una grande caratteristica di CH3+. Ad esempio, lo ione non solo interagisce prontamente con l’elemento più comune nell’universo: l’idrogeno, ma interagisce prontamente anche con altre molecole. Quindi sa come avviare la crescita di molecole più complesse contenenti carbonio in un modo senza precedenti, o almeno così si pensava.

una dichiarazione
Si sospetta quindi da decenni che il CH3+ svolga un ruolo cruciale nella formazione di molecole organiche complesse, ovvero i mattoni della vita così come la conosciamo. Ma è rimasta sospettosa. Perché i ricercatori non sono riusciti a rilevare CH3+ in luoghi dove stelle e pianeti (potenzialmente abitabili) vedevano la luce del giorno. Ma ora questo è cambiato grazie a James Webb.

disco protoplanetario
James Webb ha scoperto CH3+ in un disco protoplanetario. Questo è il disco di gas e polvere che troviamo attorno alle giovani stelle da cui nel tempo possono formarsi pianeti. Il disco si trova a grande distanza dalla Terra, nella famosa Nebulosa di Orione. Al centro del disco protoplanetario c’è una giovane stella. È una stella nana rossa con una massa circa 10 volte inferiore a quella del nostro Sole.

puzzle
Con la scoperta del CH3+, i ricercatori non solo confermano che lo ione svolge effettivamente un ruolo importante nella chimica interstellare. Di passaggio, sembrano anche risolvere un mistero vecchio di decenni. Questo mistero è nato quando i ricercatori hanno scoperto meteoriti nel nostro sistema solare testimoniando che il disco protoplanetario da cui sono nati la Terra e altri pianeti del nostro sistema solare è stato bombardato da raggi ultravioletti. Questa radiazione deve provenire da una stella massiccia che originariamente era una compagna del nostro Sole. È curioso che il disco protoplanetario abbia dovuto resistere a molte radiazioni ultraviolette. Perché si ritiene che la radiazione ultravioletta abbia un effetto distruttivo sulla formazione di complesse molecole di carbonio. Tuttavia, ci sono prove evidenti che l’unico pianeta noto con certezza per ospitare la vita (a base di carbonio) è emerso da un disco protoplanetario che è stato pesantemente bombardato con luce ultravioletta.

Soluzione
come è possibile? I ricercatori pensano di averlo capito. Anche il disco protoplanetario in cui è stato trovato CH3+ sembra essere bombardato da luce ultravioletta. Ma laddove questa radiazione era precedentemente principalmente associata alla distruzione di complesse molecole contenenti carbonio, i ricercatori stanno ora trovando indicazioni che si tratti di una storia un po’ più sottile. Il loro studio indica che la luce UV fornisce l’energia necessaria per formare CH3+. “Questo dimostra chiaramente che la radiazione ultravioletta può alterare completamente la chimica del disco protoplanetario”, ha detto il ricercatore Olivier Bernier. “Le radiazioni UV possono, infatti, svolgere un ruolo importante nelle primissime fasi chimiche della vita stimolando la produzione di CH3+”.

È facile spiegare perché il rilevamento di CH3+, che è così critico, abbia richiesto così tanto tempo. Molte molecole nei dischi protoplanetari vengono identificate utilizzando radiotelescopi. Ma CH3+ non può essere visto con un radiotelescopio. L’unico modo per rilevare questa molecola era con un potente telescopio spaziale a infrarossi. E facciamolo con James Webb per un anno ormai. Tuttavia, la scoperta di CH3+ non è stata uno sprint; Poiché il segnale mostrato da CH3+ nell’infrarosso non era stato osservato prima, non è stato facile identificare con certezza la molecola. Un motivo per cui gli astronomi cercano l’aiuto di altri scienziati. E quella si è rivelata un’occasione d’oro, dice Martin. “Questa scoperta è stata possibile solo perché astronomi, modellisti e scienziati di spettroscopia hanno unito le forze per comprendere le caratteristiche uniche osservate da James Webb”.