Es una pregunta que ha ocupado a los científicos espaciales durante décadas: ¿de dónde proceden las complejas moléculas orgánicas del espacio? James Webb revela una pista: el telescopio espacial descubrió que los ingredientes para mundos potencialmente habitables ya están presentes en las primeras protoestrellas.
El descubrimiento no es único: hace décadas ya se predijo, basándose en experimentos de laboratorio, que las moléculas orgánicas complejas se encuentran en la fase sólida de las protoestrellas. Otros telescopios espaciales también han encontrado pruebas de ello. Por ejemplo, el programa Early Release Ice Age de Webb descubrió varias moléculas en estado sólido en la parte más fría de una nube molecular. En condiciones adecuadas, pueden surgir importantes componentes básicos para la vida, como azúcares y aminoácidos, a partir de moléculas simples en partículas de polvo helado. En una fase posterior de la formación estelar, pueden acabar en los nuevos planetas y sus atmósferas.
¿Qué es una protoestrella?
Una protoestrella es una estrella en formación. Se forma en el momento en que la gravedad empieza a contraer los gases en una bola. La gravedad calienta los gases y hace que emitan radiación. Al principio, esta se escapa al espacio. Pero a medida que la protoestrella atrae materia y se hace más densa, la radiación queda atrapada en su interior, haciendo que la protoestrella se caliente cada vez más. Finalmente, se calienta tanto que se inicia un proceso de fusión nuclear y se crea una verdadera estrella.
Ahora, científicos dirigidos por astrónomos de la Universidad de Leiden han ido un paso más allá. Utilizando el instrumento MIRI (infrarrojo medio) del James Webb, examinaron más de cerca las complejas moléculas orgánicas que encontraron y llegaron a la conclusión de que, efectivamente, están presentes en el hielo. Más concretamente, hallaron acetaldehído (etanal), etanol, formiato de metilo y posiblemente ácido acético en la fase sólida. Las moléculas orgánicas complejas constan de al menos seis átomos, de los cuales al menos uno es de carbono.
Moléculas complejas en el hielo
Es extraordinario que por fin se confirme la existencia de estas moléculas en las protoestrellas. Esto nos lleva a nuevos conocimientos sobre viejas cuestiones. “¿Cuál es el origen de las moléculas orgánicas complejas en el espacio? ¿Se forman en la fase gaseosa o en el hielo? El descubrimiento de moléculas orgánicas complejas en el hielo sugiere que las reacciones químicas en la fase sólida de la superficie de los granos de polvo frío pueden construir tipos complejos de moléculas”, explica en un comunicado de prensa el director de la investigación, Will Rocha, del Observatorio de Leiden.
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| Una pieza de la cámara de medida (plateada) utilizada en experimentos de laboratorio con análogos de hielo interestelar, el área alrededor de la fuente IRAS23385 (naranja) y una representación esquemática de las moléculas observadas. |
Pero el descubrimiento plantea tantas preguntas como respuestas. Por ejemplo, el siguiente paso es averiguar hasta qué punto las moléculas complejas son transportadas desde una protoestrella a los planetas en etapas posteriores de la evolución. Ya se sabe que las moléculas en el hielo viajan de A a B con más eficacia que en el gas. Así pues, estas moléculas orgánicas heladas podrían acabar en cometas y asteroides en otros lugares del espacio.
En las protoestrellas también se formaron moléculas más sencillas, como metano, dióxido de azufre, ácido fórmico y formaldehído. El dióxido de azufre, en particular, llamó la atención de los científicos, ya que sentían curiosidad por el llamado presupuesto de azufre en las protoestrellas. Esto es interesante porque el azufre es crucial para la vida en la Tierra. De hecho, toda la vida en la Tierra se compone de seis elementos químicos: oxígeno, hidrógeno, carbono, nitrógeno, azufre y fosfato. De hecho, el cuerpo humano está compuesto por más del 97 % de estos elementos. El azufre se utiliza para fabricar dos de los aminoácidos esenciales a partir de los cuales se forman las proteínas. Además de todas esas moléculas, también se detectaron iones negativos que forman parte de sales cruciales. Así que posiblemente la composición del hielo sea aún más compleja de lo que se pensaba.
Fase primigenia del sistema solar
El descubrimiento allana el camino para conocer mejor el origen de la vida en la Tierra. En este sentido, la protoestrella de baja masa investigada, IRAS 2A, resulta especialmente interesante. Podría tener similitudes con la fase primordial de nuestro propio sistema solar. De hecho, es probable que las sustancias químicas de esta protoestrella también estuvieran presentes en las primeras fases de nuestro sistema solar y fueran transportadas hasta nuestro joven planeta.
“Todas estas moléculas podrían formar parte de cometas y asteroides y, con el tiempo, de nuevos sistemas planetarios, a medida que el material helado se transporta hacia el interior de los discos de formación de planetas”, afirma la investigadora Ewine van Dishoeck. “Esperamos continuar siguiendo este rastro astroquímico paso a paso en los próximos años, con nuevos datos del Webb”.