Co-autores dr. Arunlibertsen Lawzer i dr. A pesquisa de Thomas Custer demonstra as moléculas de interesse astroquímico no Planetário do Copernicus Science Center. Fonte:IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski Crédito:Institute of Physical Chemistry, Academia Polonesa de Ciências
Olhando para o céu noturno, os pensamentos de alguém podem ser atraídos para a astroquímica. Que moléculas são encontradas nos vastos espaços entre as estrelas? Veríamos as mesmas moléculas que nos cercam aqui na Terra? Ou alguns deles seriam mais exóticos - algo raramente observado ou mesmo desconhecido?
Uma pesquisa recente por uma equipe multinacional liderada pelo Prof. Robert Kołos do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências revelou uma molécula incomum obtida e detectada pela primeira vez em condições de laboratório e também abriu um caminho suave para a produção e estudos adicionais outro. Agora que eles podem ser vistos e estudados, eles podem ser dignos de um interesse astroquímico mais amplo.
Nuvens interestelares - onde a história começa ...
O meio que permeia o espaço entre as estrelas é principalmente preenchido com hidrogênio, hélio, e poeira cósmica. Contudo, as distâncias médias entre átomos ou moléculas nessas nuvens interestelares são tão vastas que dias inteiros podem se passar antes que colidam. No vácuo do espaço, a passagem do tempo e o impacto da radiação são fatores cruciais para o desenvolvimento de compostos químicos mais avançados.
Como as condições físicas encontradas nas nuvens interestelares são drasticamente diferentes daquelas em nosso planeta, a detecção de alguns dos compostos químicos neles encontrados requer estudos avançados na Terra. Como parte disso, os cientistas criam moléculas que normalmente são instáveis nas condições da Terra e então conduzem pesquisas sobre suas propriedades. Eles os descobrem na Terra primeiro para que possamos detectá-los mais facilmente no espaço. Soa interessante, mas como fica na prática?
Coleção de fósforo
Júpiter e Saturno estão sob os holofotes em nosso próprio sistema solar há mais de duas décadas devido à detecção de fosfina (PH 3 ), análogo da amônia, em suas atmosferas. Em 2020, todos os olhos se voltaram para Vênus seguindo as afirmações de que o PH 3 tinha sido encontrado em sua atmosfera também. O aparecimento da fosfina em um objeto astronômico é importante por causa de sua tremenda importância para os organismos vivos.
Moléculas contendo fósforo são cruciais para os processos enzimáticos responsáveis pela formação dos materiais estruturais de nossos esqueletos, ácidos nucléicos como DNA e RNA, e até mesmo o transporte de energia em todas as células vivas. Embora seja o 6º elemento mais abundante na biomassa da Terra e o 12º mais abundante no planeta em geral, é um bilhão de vezes menos abundante no meio interestelar. Devido à sua raridade, a detecção de moléculas contendo P em nuvens interestelares continua a intrigar os cientistas.
Sabemos muito pouco sobre o comportamento e a existência de moléculas contendo P em condições interestelares extremas. Apenas alguns foram encontrados e estão limitados a PN, CP, PO, HCP, CCP, PH 3 , e NCCP. Destes, apenas PO e PN foram detectados em nuvens moleculares. É possível que a baixa abundância de reagentes contendo fósforo em tais meios torne a formação de moléculas maiores bastante rara e difícil de detectar. Também precisamos caracterizar uma variedade mais ampla de produtos químicos contendo P para que nossa pesquisa possa ser expandida para incluir uma seleção maior de alvos apropriados. A busca por novas moléculas é um desafio, uma vez que muitas espécies conhecidas e promissoras contendo P são instáveis em condições típicas de laboratório.
Os pesquisadores do IPC PAS:Dr. Arun-Libertsen Lawzer, Dr. Thomas Custer, e Prof. Robert Kołos, trabalhando em colaboração com o Prof. Jean-Claude Guillemin da Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (França) apresentaram recentemente um eficiente, Síntese criogênica assistida por luz ultravioleta da molécula de HCCP, abrindo novas possibilidades para a investigação espectroscópica deste composto químico incomum. Foi detectado por espectroscopia de infravermelho e UV-vis. Esta caracterização deve ser útil para possíveis futuras detecções de extraterrestres.
"Usamos ultravioleta para desidrogenar fósforo contendo moléculas orgânicas para produzir espécies de fósforo exóticas. Fomos capazes de produzir HCCP tripleto, que é uma molécula de importância astroquímica. O truque para detectá-lo está em usar o ambiente de um gás inerte congelado, "comenta o Dr. Lawzer.
Os experimentos realizados como parte do projeto, e estudos teóricos relevantes mostram que a molécula tem uma forma linear e ligações químicas peculiares. O professor Kołos comenta:"Você deve ter ouvido nos tempos de escola que o fósforo era 3 ou 5 valente em seus compostos químicos. Bem, aqui é monovalente, ostentando uma única ligação ao carbono. Isso é bastante incomum, de fato. "
Os pesquisadores também confirmaram a existência de CH 2 =C =PH (fosfaleno), uma molécula nunca observada antes. Foi formado ao longo da rota que sai de CH 3 CP (a espécie precursora) para HCCP.
Experimentos apoiados por cálculos químicos quânticos, relatado recentemente em Angewandte Chemie , provaram o que antes era apenas uma construção teórica. "Se você perguntasse a um químico regular, algumas das espécies mais proeminentes do zoológico astroquímico provavelmente seriam ridicularizadas como meros fragmentos moleculares em vez de moléculas genuínas, "admite o Prof. Kołos.
A caracterização laboratorial de compostos exóticos como HCCP e CH 2 =C =PH marca um passo importante para sua detecção extraterrestre. E tais detecções avançariam muito nosso conhecimento a respeito da astroquímica do fósforo. Isso deve inspirar ainda mais cientistas a olhar para as estrelas acima ...
