Moléculas de cadeia de carbono tão complexas quanto os buckminsterfullerenos C60 - 'buckyballs' - podem se formar no espaço com a ajuda de átomos de ferro agrupados, de acordo com o novo trabalho dos cosmoquímicos da ASU. O trabalho também explica como esses aglomerados de ferro se escondem dentro de moléculas comuns de cadeia de carbono. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Os astrofísicos sabem que o ferro (símbolo químico:Fe) é um dos elementos mais abundantes no universo, depois de elementos leves, como hidrogênio, carbono, e oxigênio. O ferro é mais comumente encontrado na forma gasosa em estrelas como o Sol, e de forma mais condensada em planetas como a Terra.
O ferro em ambientes interestelares também deve ser comum, mas os astrofísicos detectam apenas níveis baixos do tipo gasoso. Isso implica que o ferro ausente existe em algum tipo de forma sólida ou estado molecular, ainda assim, identificar seu esconderijo permaneceu ilusório por décadas.
Uma equipe de cosmoquímicos da Arizona State University, com o apoio do W.M. Fundação Keck, agora afirma que o mistério é mais simples do que parece. O ferro não está faltando, eles dizem. Em vez disso, está se escondendo à vista de todos. O ferro se combinou com as moléculas de carbono para formar cadeias moleculares chamadas de pseudocarbites de ferro. Os espectros dessas cadeias são idênticos às cadeias muito mais comuns de moléculas de carbono, há muito conhecido por ser abundante no espaço interestelar.
O trabalho da equipe foi publicado no final de junho no Astrophysical Journal .
"Estamos propondo uma nova classe de moléculas que provavelmente serão disseminadas no meio interestelar, "disse Pilarasetty Tarakeshwar, professor associado de pesquisa na Escola de Ciências Moleculares da ASU. Seus co-autores, Peter Buseck e Frank Timmes, estão ambos na Escola de Exploração Terrestre e Espacial da ASU; Buseck, um professor regentes da ASU, também está na Escola de Ciências Moleculares com Tarakeshwar.
A equipe examinou como aglomerados contendo apenas alguns átomos de ferro metálico podem se juntar a cadeias de moléculas de carbono para produzir moléculas que combinam os dois elementos.
Pseudocarbynes de ferro são provavelmente difundidos no meio interestelar, onde temperaturas extremamente baixas levariam as cadeias de carbono a condensar nos aglomerados de Fe. Ao longo de eras, moléculas orgânicas complexas emergiriam desses pseudocarbynes de Fe. O modelo mostra uma cadeia de carbono protegida por hidrogênio ligada a um aglomerado de Fe13 (os átomos de ferro são marrom avermelhado, carbono é cinza, hidrogênio é cinza claro). Crédito:P. Tarakeshwar / ASU
Evidências recentes obtidas de poeira estelar e meteoritos indicam a ocorrência generalizada de aglomerados de átomos de ferro no cosmos. Nas temperaturas extremamente frias do espaço interestelar, esses aglomerados de ferro agem como partículas de congelamento profundo, permitindo que cadeias de carbono de vários comprimentos se colem a eles, produzindo assim moléculas diferentes daquelas que podem ocorrer com a fase gasosa do ferro.
Disse Tarakeshwar, "Calculamos como seriam os espectros dessas moléculas, e descobrimos que eles têm assinaturas espectroscópicas quase idênticas às moléculas da cadeia de carbono sem qualquer ferro. "Ele acrescentou que por causa disso, "As observações astrofísicas anteriores podem ter negligenciado essas moléculas de carbono mais ferro."
Que significa, os pesquisadores dizem, o ferro que falta no meio interestelar está realmente bem à vista, mas se mascarando como moléculas comuns de cadeia de carbono.
O novo trabalho também pode resolver outro quebra-cabeça antigo. Cadeias de carbono com mais de nove átomos são instáveis, a equipe explica. No entanto, as observações detectaram moléculas de carbono mais complexas no espaço interestelar. Como a natureza constrói essas moléculas de carbono complexas a partir de moléculas de carbono mais simples tem sido um mistério por muitos anos.
Buseck explicou, "Cadeias de carbono mais longas são estabilizadas pela adição de aglomerados de ferro." Isso abre um novo caminho para a construção de moléculas mais complexas no espaço, tais como hidrocarbonetos poliaromáticos, do qual o naftaleno é um exemplo familiar, sendo o ingrediente principal na naftalina.
Disse Timmes, "Nosso trabalho fornece novos insights sobre como preencher a lacuna enorme entre as moléculas que contêm nove ou menos átomos de carbono e moléculas complexas, como o buckminsterfullereno C60, mais conhecido como 'buckyballs'. "
