Comprendere l’origine delle molecole prebiotiche che hanno reso possibile l’emergere della vita sulla Terra è una delle sfide più affascinanti e complesse della ricerca astrochimica. Tra le diverse teorie proposte dagli scienziati nel corso degli anni, una delle più accreditate suggerisce che i “mattoni della vita” si siano formati sui grani di polvere ghiacciati presenti nello spazio interstellare e successivamente siano stati consegnati sulla Terra primitiva da comete e meteoriti. Scenario supportato dal rilevamento di un ricco inventario di molecole prebiotiche sia sui piccoli corpi del Sistema solare – comete, meteoriti e asteroidi – sia nel mezzo interstellare.
Nel cuore della nostra galassia, all’interno di una nube molecolare, gli scienziati hanno individuato il 2,5‑cicloesadiene‑1‑tione, la più grande molecola contenente zolfo scoperta finora nello spazio. Crediti: Mpe / Nasa / Jpl-Caltech
Ora un team di ricerca guidato dal Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching, in Germania, e dal Centro di astrobiologia (Cab Csic) di Madrid, in Spagna, ha ottenuto un ulteriore indizio a sostegno di questa ipotesi, identificando per la prima volta nello spazio interstellare una molecola prebiotica contenente zolfo strutturalmente correlata a molecole presenti nei campioni extraterrestri: il 2,5‑cicloesadiene‑1‑tione (C6H6S), con i suoi 13 atomi, la più grande molecola ciclica contenente zolfo mai individuata nello spazio.
Prima di entrare nel dettaglio della rivelazione, vediamo di capire meglio di che molecola si tratti, cominciando dal nome. 2,5‑cicloesadiene‑1‑tione è la designazione della molecola secondo la nomenclatura Iupac – l’organizzazione internazionale che standardizza la terminologia e le unità di misura in chimica – ed è traducibile pezzo per pezzo in questo modo: ‘cicloesa’ indica che si tratta di un anello a sei atomi di carbonio; ‘2,5 diene’ segnala che l’anello contiene due doppi legami, uno tra i carboni 2 e 3 e l’altro tra i carboni 5 e 6; ‘1-tione’ indica invece la presenza un doppio legame carbonio-zolfo sul carbonio 1. Dal punto di vista chimico, la molecola è un parente stretto del tiofenolo, un composto già identificato in diverse meteoriti.
La scoperta, firmata da un team guidato da Mitsunori Araki del Max Planck, è il risultato di un approccio multidisciplinare che combina calcoli teorici, esperimenti di laboratorio e analisi di dati astronomici. Il disegno sperimentale seguito nella ricerca è stato il seguente. I ricercatori hanno dapprima condotto simulazioni di chimica quantistica per prevedere i principali parametri molecolari del composto, come le costanti di distorsione rotazionale e i momenti di dipolo. Successivamente, hanno sintetizzato la molecola in laboratorio, applicando ai vapori di tiofenolo – l’isomero strutturale del 2,5-cicloesadien-1-tione ritrovato nelle meteoriti – una scarica elettrica da mille volt. Utilizzando la spettrometria a microonde, hanno quindi determinato le frequenze di emissione radio della molecola, ottenendo le “impronte digitali” necessarie per la sua ricerca nello spazio. Queste firme sono state infine cercate nei dati raccolti dai radiotelescopi spagnoli Iram e Yebes durante l’osservazione di G+0.693-0.027 – una nube molecolare situata a 27mila anni luce dalla Terra, vicino al centro della Via Lattea – dove la presenza della molecola è stata confermata.
La selezione della nube G+0.693 per la ricerca della molecola è dovuta alla sua eccezionale ricchezza di specie contenenti zolfo. Una diversità chimica che, secondo gli scienziati, è attribuibile all’aumento della polverizzazione dei grani ghiacciati presenti nel mezzo, indotta da shock su larga scala derivanti da collisioni tra nubi.
«Si tratta della prima rivelazione inequivocabile di una molecola aromatica contenente zolfo nello spazio interstellare e di un passo fondamentale verso la comprensione del legame chimico tra lo spazio e i mattoni della vita», sottolinea Mitsunori Araki, autore principale dello studio pubblicato la scorsa settimana su Nature Astronomy.
Individuata la molecola, la domanda che si sono posti i ricercatori è come si sia potuta formare. Sebbene i percorsi chimici non siano ancora studiati in dettaglio, un’idea se la sono fatta. L’ipotesi è che il composto possa essersi formato sulla superficie dei grani di ghiaccio interstellari. In questo contesto, spigano i ricercatori, reazioni tra piccole catene contenenti carbonio e zolfo potrebbero favorire la nascita di strutture molecolari più complesse.
La rilevazione del 2,5‑cicloesadiene‑1‑tione rappresenta un importante collegamento osservativo tra l’inventario di composti solforati presenti nei piccoli corpi del Sistema solare e il bilancio dello zolfo noto nel mezzo interstellare, finora limitato a molecole relativamente semplici, sottolineano i ricercatori. In questo quadro, il composto non è soltanto la più grande molecola organica contenente zolfo mai osservata nello spazio, ma anche la specie aromatica solforata più complessa conosciuta nel mezzo interstellare. Sebbene rappresenti solo una piccola frazione del bilancio totale di zolfo osservato nella nube molecolare, concludono gli scienziati, la sua individuazione potrebbe essere soltanto la punta dell’iceberg di una chimica ancora in gran parte inesplorata. Uno scenario coerente con il ricco inventario di molecole contenenti zolfo rilevate nei meteoriti, che conta oltre ottanta specie diverse, tra cui tiofenolo, dibenzotiofene e tiantrene.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A detection of sulfur-bearing cyclic hydrocarbons in space” di Mitsunori Araki, Miguel Sanz-Novo, Christian P. Endres, Paola Caselli, Víctor M. Rivilla, Izaskun Jiménez-Serra, Laura Colzi, Shaoshan Zeng, Andrés Megías, Álvaro López-Gallifa, Antonio Martínez-Henares, David San Andrés, Sergio Martín, Miguel A. Requena-Torres, Juan García de la Concepción e Valerio Lattanzi