James Webb ha dato la caccia per decenni a una molecola di carbonio cruciale ma sconosciuta

Decenni fa, i ricercatori hanno predetto che la molecola di carbonio CH3+ ha svolto un ruolo importante nella formazione di un ingrediente cruciale per la vita: le molecole contenenti carbonio. C’era solo un problema: la ricerca del CH3+ cosmico era inutile. Ma ora è cambiato…

nel foglio Natura i ricercatori annunciano di aver rilevato CH3+ in un disco protoplanetario, situato a circa 1350 anni luce dalla Terra. Si basano su osservazioni effettuate dal potentissimo James Webb Space Telescope. “Questa rilevazione di CH3+ non solo convalida l’incredibile sensibilità di James Webb, ma conferma anche il presunto ruolo cruciale che CH3+ svolge nella chimica interstellare”, ha affermato la ricercatrice Marie-Aline Martin.

Carbonio e vita
Tutte le forme di vita sulla Terra sono basate su composti di carbonio. Non sorprende 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 del 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 mediante reazioni con altre piccole molecole, anche alle basse temperature dello spazio interstellare.

Una funzione speciale
CH3+ è un tale ione molecolare. E non uno qualsiasi. Negli anni ’70, i ricercatori lo definirono una “pietra angolare della chimica del carbonio interstellare”. Ha tutto a che fare con una notevole proprietà di CH3+. Ad esempio, lo ione non reagisce così facilmente con l’elemento più comune nell’universo: l’idrogeno, ma reagisce molto facilmente con altre molecole. Pertanto, sa come avviare la crescita di molecole di carbonio più complesse in un modo senza precedenti, o almeno così si pensava.

Rilevamento
Così, decenni fa, si sospettava che il CH3+ giocasse un ruolo cruciale nella formazione di molecole organiche complesse, oi mattoni della vita così come la conosciamo. Ma quello era ancora un sospetto. Perché i ricercatori non sono riusciti a rilevare CH3+ dove sono emerse stelle e pianeti (potenzialmente abitabili). Ma ora questo è cambiato grazie a James Webb.

disco protoplanetario
James Webb ha rilevato CH3+ in un disco protoplanetario. È un disco di gas e polvere che si trova attorno a giovani stelle e da cui possono formarsi pianeti nel tempo. 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 più piccola della massa del nostro sole.

Mistero
Con il rilevamento di CH3+, i ricercatori non si accontentano di confermare che lo ione svolge effettivamente un ruolo importante nella chimica interstellare. A proposito, sembrano anche risolvere un mistero vecchio di decenni. Questo mistero è nato quando i ricercatori hanno scoperto dei meteoriti nel nostro sistema solare che testimoniano che il disco protoplanetario da cui sono nati la Terra e gli altri pianeti del nostro sistema solare era stato bombardato da radiazioni ultraviolette. Questa radiazione deve provenire da una stella massiccia che originariamente accompagnava il nostro sole. È strano che il disco protoplanetario abbia dovuto sopportare così tante radiazioni ultraviolette. Perché si ritiene che la radiazione ultravioletta abbia un effetto distruttivo sulla formazione di complesse molecole di carbonio. Eppure 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 pesantemente bombardato da radiazioni ultraviolette.

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

È facile spiegare perché la rilevazione di CH3+, considerata così cruciale, 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 utilizzare un potente telescopio spaziale a infrarossi. E ce l’ho con James Webb ormai da un anno. Eppure la scoperta di CH3+ non è stata una gara; poiché il segnale che CH3+ mostrava nell’infrarosso non era stato osservato prima, non era così facile identificare la molecola con certezza. Motivo per cui gli astronomi cercano aiuto da altri scienziati. E quella si è rivelata un’occasione d’oro, dice Martin. “Questa scoperta è stata possibile solo perché astronomi, modellisti e spettroscopisti hanno unito le forze per comprendere le caratteristiche uniche osservate da James Webb”.