Gli idrocarburi policiclici aromatici (Ipa) sono una classe di composti organici costituiti da atomi di carbonio e idrogeno arrangiati a formare una struttura ciclica, che si ripete nella molecola due o più volte. Sono molecole alla base di un’ipotesi speculativa, conosciuta come “ipotesi del mondo a Ipa”, secondo cui queste sostanze avrebbero svolto un ruolo importante nell’origine della vita, fungendo – in un altrettanto ipotetico stadio della nostra storia evolutiva, noto come “stadio del mondo a Rna” – da precursori della sintesi di acido ribonucleico, una macromolecola fondamentale per la vita come la conosciamo.
llustrazione artistica realizzata con Adobe AI che mostra alcune molecole di cianopirene, in primo piano, e una nube molecolare, sullo sfondo. Crediti: Media Inaf
Sul nostro pianeta gli Ipa sono molecole molto comuni e abbondanti, prodotte principalmente dalla combustione incompleta di materiale organico. Ma si trovano anche nello spazio, motivo per cui molti scienziati ipotizzano che siano la fonte di gran parte del carbonio che ha formato il Sistema solare. Sono stati scoperti Ipa nelle meteoriti, negli asteroidi e nelle comete. E sono stati scoperti Ipa anche nel mezzo interstellare, lo spazio tra le stelle di una galassia. All’interno di un agglomerato di polveri e gas interstellare già noto per la scoperta di queste molecole, un team di ricercatori guidato dal Mit, il Massachusetts Institute of Technology, ha ora individuato uno dei più grandi Ipa mai scoperti.
La molecola in questione è l’1-cianopirene (C17H9N), un idrocarburo policiclico prodotto per sostituzione dell’idrogeno (H) del carbonio in posizione 1 del pirene con un gruppo ciano (-CN). La nube di polveri e gas interstellari all’interno della quale la sostanza è stata rivelata è Tmc-1 (Taurus Molecular Cloud 1), una nube molecolare distante 430 anni luce dalla Terra, situata all’interno della Nube molecolare del Toro (o Nube del Toro-Auriga), in direzione della costellazione del Toro. L’articolo che descrive la scoperta è pubblicato sulle pagine della rivista Science.
Ciò che ha spinto gli scienziati a condurre questo studio sono stati i risultati di una ricerca pubblicata nel 2023, sempre su Science. La ricerca in questione, portata avanti da un team di ricercatori del Caltech, ha permesso di rivelare la presenza di pirene nei campioni dell’asteroide Ryugu riportati sulla Terra dalla missione Hayabusa-2. Nello studio, oltre a individuare grandi quantità della sostanza, i ricercatori suggeriscono che la maggior parte degli Ipa presenti nell’asteroide siano stati sintetizzati in ambienti interstellari freddi. Poiché le nubi molecolari presenti nel mezzo interstellare sono per antonomasia luoghi freddi, i ricercatori hanno deciso di cercare la molecola all’interno di Tmc-1, una delle nube molecolari più vicine alla Terra.
Per individuare la molecola, Gabi Wenzel, ricercatrice al Mit e prima autrice dello studio, e colleghi hanno condotto le indagini in due fasi. Nella prima fase, gli scienziati hanno sintetizzato il cianopirene in laboratorio. Successivamente, hanno acquisito gli spettri rotazionali e vibrazionali delle molecole sintetiche, in modo da ottenere una sorta di “impronta digitale” della molecola; una firma che la molecola lascia di sé quando emette o assorbe a specifiche frequenze. L’osservazione della nube e il confronto degli spettri simulati con quelli reali è stata la seconda fase della ricerca.
Puntata la parabola da cento metri di diametro del Green Bank Telescope (Gbt) verso Tmc-1, i ricercatori hanno trovato le firme spettrali simulate della molecola in tutta la nube molecolare. Non solo: hanno anche scoperto che il cianopirene rappresenta circa lo 0,1 per cento di tutto il carbonio trovato nella nube. Sembra poco, ma è una quantità significativa – dicono gli autori dello studio – se si considerano le migliaia di tipologie di molecole contenenti carbonio che esistono nello spazio.
«Si tratta di un’abbondanza assolutamente massiccia», sottolinea Brett McGuire, ricercatore al Mit e co-autore dell’articolo. «Si tratta di una sorgente di carbonio quasi incredibile».
Tmc-1 è una nube molecolare simile alla nube primordiale da cui si è formato il nostro Sistema solare, spiegano i ricercatori. La scoperta dell’1-cianopirene al suo interno, insieme alla presenza di grandi quantità della molecola nell’asteroide Ryugu, suggerisce che essa possa essere stata la fonte di gran parte del carbonio che oggi troviamo nel nostro vicinato cosmico.
L’abbondanza della molecola indica che la chimica degli Ipa nelle mezzo interstellare favorisca la produzione di pirene, concludono gli autori dello studio, suggerendo che parte del carbonio fornito ai giovani sistemi planetari sia trasportato da queste sostanze che hanno origine nelle fredde nubi molecolari.
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “Detection of interstellar 1-cyanopyrene: A four-ring polycyclic aromatic hydrocarbon” di Gabi Wenzel, Ilsa R., P. Bryan Changala, Edwin A. Bergin, Shuo Zhang https, Andrew M. Burkhardt, Alex N. Byrne, Steven B. Charnley, Martin A. Cordiner, Miya Duffy, Zachary T. P. Fried, Harshal Gupta, Martin S. Holdren, Andrew Lipnicky, Ryan A. Loomis, Hannah Toru Shay, Christopher N. Shingledecker, Mark A. Siebert, D. Archie Stewart, Reace H. J. Willis, Ci Xue, Anthony J. Remijan, Alison E. Wendlandt, Michael C. McCarthy e Brett A. McGuir