James Webb halla molécula clave para la vida en Nebulosa de Orión

El histórico hallazgo del telescopio espacial James Webb: Localización de la elusiva molécula de carbono CH3+ que desempeña un papel esencial en la química interestelar y podría ser clave en el origen de la vida

Hace décadas, los investigadores predijeron que la molécula de carbono CH3+ desempeña un papel importante en la formación de un ingrediente crucial para la vida: las moléculas carbonadas. Solo había un problema: las búsquedas de CH3+ cósmico seguían siendo infructuosas. Pero eso ha cambiado ahora …

En efecto, en la revista Nature, los investigadores anuncian que han detectado CH3+ en un disco protoplanetario situado a unos 1350 años luz de la Tierra. Se basan en las observaciones del potentísimo telescopio espacial James Webb. “Esta detección de CH3+ no solo valida la increíble sensibilidad del James Webb, sino que también confirma el papel crucial que ya se sospechaba que desempeña el CH3+ en la química interestelar”, afirma la investigadora Marie-Aline Martin, afiliada a la Universidad Paris-Saclay.

Carbono y vida, propiedades especiales

Todas las formas de vida en la Tierra se basan en compuestos de carbono. No es de extrañar que los científicos que investigan los orígenes de la vida en la Tierra y la posibilidad de vida en otros planetas se interesen sobremanera por el origen y la presencia de compuestos de carbono en el espacio interestelar, donde estrellas y planetas ven la luz del día. A menudo se centran en los iones que contienen carbono, porque pueden formar compuestos de carbono más complejos mediante reacciones con otras moléculas pequeñas, incluso a las bajas temperaturas del espacio interestelar.

El CH3+ es uno de estos iones moleculares. Y no uno cualquiera. Ya en la década de 1970, los investigadores lo consideraban “la piedra angular de la química del carbono interestelar”. Todo ello tiene que ver con una notable propiedad del CH3+. Por ejemplo, este ion no reacciona fácilmente con el elemento más común del universo: el hidrógeno, pero sí con otras moléculas. Y así consigue iniciar el crecimiento de moléculas más complejas que contienen carbono de una forma sin precedentes, se pensó.

Por eso se sospechó hace décadas que el CH3+ desempeña un papel crucial en la formación de moléculas orgánicas complejas, o sea, los componentes básicos de la vida tal y como la conocemos. Pero seguía siendo solo una sospecha. Porque los investigadores no lograban detectar realmente CH3+ en lugares donde estrellas y planetas (potencialmente habitables) veían la luz del día. Pero eso ha cambiado ahora, gracias a James Webb.

Disco protoplanetario

James Webb detectó CH3+ en un disco protoplanetario. Se trata de un disco de gas y polvo que se encuentra alrededor de estrellas jóvenes y del que, con el tiempo, pueden surgir planetas. El disco se encuentra a gran distancia de la Tierra, en la conocida nebulosa de Orión. En el corazón del disco protoplanetario se encuentra una estrella joven. Se trata de una estrella enana roja con una masa unas 10 veces menor que la de nuestro Sol.

Con la detección del CH3+, los investigadores no solo confirman que el ion desempeña efectivamente un papel importante en la química interestelar. De paso, también parecen resolver un misterio, también con décadas de antigüedad. Ese misterio nació cuando los investigadores descubrieron que los meteoritos de nuestro sistema solar atestiguan que el disco protoplanetario del que nacieron la Tierra y los demás planetas de nuestro sistema solar fue bombardeado con radiación ultravioleta. Esa radiación debió de proceder de una estrella masiva que originalmente acompañaba a nuestro Sol. 

Que el disco protoplanetario estuviera sometido a tanta radiación ultravioleta es extraño. Después de todo, se cree que la radiación ultravioleta tiene un efecto destructivo sobre la formación de moléculas complejas de carbono. Y, sin embargo, hay pruebas claras de que el único planeta que sabemos con certeza que alberga vida (basada en el carbono) se originó a partir de un disco protoplanetario que recibió abundante radiación ultravioleta.

La radiación ultravioleta

¿Cómo es posible? Los investigadores creen haberlo descubierto. Resulta que el disco protoplanetario en el que ahora se encuentra el CH3+ también fue bombardeado por radiación ultravioleta. Pero mientras que antes esa radiación se asociaba principalmente con la destrucción de moléculas complejas que contienen carbono, los investigadores han encontrado ahora pruebas de que se trata de una historia algo más matizada. De hecho, su estudio sugiere que la radiación ultravioleta proporciona la energía necesaria para la formación de CH3+. “Esto demuestra claramente que la radiación ultravioleta puede cambiar por completo la química de un disco protoplanetario”, afirma el investigador Olivier Berné. “De hecho, la radiación ultravioleta puede incluso desempeñar un papel importante en las primeras etapas químicas de la aparición de la vida, al iniciar la producción de CH3+”.

Que la detección del tan crucial CH3+ haya tardado tanto se explica fácilmente. Muchas moléculas de los discos protoplanetarios se identifican con radiotelescopios. Pero el CH3+ no puede detectarse con un radiotelescopio. La única forma de detectar esta molécula era mediante un potente telescopio espacial de infrarrojos. Y con James Webb, disponemos ahora de él desde hace aproximadamente un año. Sin embargo, el descubrimiento del CH3+ no era un hecho; como la señal que exhibía el CH3+ en el infrarrojo no se había observado antes, no era tan fácil identificar la molécula con certeza. Razón de más para que los astrónomos contaran con la ayuda de otros científicos. Y eso resultó ser un toque de oro, dice Martin. “Este descubrimiento solo fue posible porque astrónomos, modelizadores y espectroscopistas unieron sus fuerzas para empezar a comprender las características únicas observadas por James Webb”

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