La mancanza di zolfo nello spazio rispetto alle previsioni teoriche è una questione aperta da decenni nello studio della chimica del mezzo interstellare. Gli astrochimici considerano lo zolfo un elemento fondamentale per la formazione della vita, dei pianeti e delle stelle. È il decimo elemento più abbondante nell’universo, ma la sua carenza nelle osservazioni è un mistero ancora da risolvere.
Un nuovo studio condotto da un team internazionale e pubblicato sulla rivista Nature ha combinato modelli teorici e simulazioni di laboratorio per identificare nuove possibili riserve di zolfo nelle regioni più fredde dello spazio interstellare.
Rappresentazione artistica di una zona di formazione stellare dove potrebbe nascondersi lo zolfo mancante. Crediti: John McCustion / Marketing e Comunicazione dell’Università.
Le osservazioni delle dense nubi molecolari mostrano una quantità di zolfo circa mille volte inferiore rispetto a quanto previsto dai modelli chimici in fase gassosa. Secondo il team, questa significativa discrepanza potrebbe spiegarsi con la presenza dello zolfo nei ghiacci interstellari. In questi ambienti estremamente freddi – come le nubi di gas e polveri in cui si formano le stelle – lo zolfo può assumere due forme stabili: le corone di cicloottazolfo, composte da otto atomi di zolfo disposti ad anello, e i polisolfani, catene di atomi di zolfo legati tra loro attraverso atomi di idrogeno. Queste molecole potrebbero formarsi sulla superficie dei granelli di polvere ricoperti di ghiaccio, intrappolando lo zolfo in forme solide non rilevabili facilmente dai telescopi.
Le osservazioni acquisite con strumenti avanzati, come il telescopio spaziale James Webb, mostrano firme spettrali ben definite per altri elementi come ossigeno, carbonio o azoto. Ma per lo zolfo i dati risultano incongruenti e la sua assenza resta inspiegata. Il nuovo studio suggerisce però che lo zolfo è presente solo nello stato solido e non nelle sue forme più comuni, invisibili alle attuali tecniche di osservazione nell’infrarosso.
Le simulazioni condotte dal team in laboratorio hanno ricreato le condizioni del mezzo interstellare, dimostrando che queste molecole a base di zolfo possono effettivamente formarsi. Una volta che le regioni di formazione stellare si riscaldano, queste molecole possono sublimare, tornando alla fase gassosa: a quel punto sarà possibile cercarle con i radiotelescopi.
Un’ulteriore difficoltà è legata alla natura stessa dello zolfo: le sue molecole cambiano facilmente forma, passando da strutture ad anello a catene e ad altre configurazioni. Tuttavia, il team è riuscito a individuare alcune configurazioni stabili che potrebbero diventare i nuovi obiettivi per le future osservazioni astronomiche.
Il solfuro di zolfo è una presenza costante sulla Terra: si trova nei gas vulcanici, nelle centrali a carbone, nelle piogge acide. Comprenderne a fondo la chimica anche in ambienti extraterrestri potrebbe aprire la strada a nuove applicazioni tecnologiche ma, come sottolineano gli autori, tutto parte da una solida conoscenza dei processi fondamentali.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “Missing interstellar sulfur in inventories of polysulfanes and molecular octasulfur crowns” di Ashanie Herath, Mason McAnally, Andrew M. Turner, Jia Wang, Joshua H. Marks, Ryan C. Fortenberry, Jorge C. Garcia-Alvarez, Samer Gozem & Ralf I. Kaiser