Onde as moléculas necessárias para a vida se originam? Pode ser que pequenas moléculas orgânicas apareceram pela primeira vez na Terra e mais tarde foram combinadas em moléculas maiores, como proteínas e carboidratos. Mas uma segunda possibilidade é que eles se originaram no espaço, possivelmente dentro de nosso sistema solar. Um novo estudo, publicado esta semana no Journal of Chemical Physics , da AIP Publishing, mostra que uma série de pequenas moléculas orgânicas podem se formar em um resfriado, ambiente espacial cheio de radiação.

Investigadores da Universidade de Sherbrooke, no Canadá, criaram ambientes espaciais simulados nos quais filmes finos de gelo contendo metano e oxigênio são irradiados por feixes de elétrons. Quando os elétrons ou outras formas de radiação colidem com os chamados gelos moleculares, reações químicas ocorrem e novas moléculas são formadas. Este estudo usou várias técnicas avançadas, incluindo dessorção estimulada por elétrons (ESD), Espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e dessorção programada por temperatura (TPD).

Os experimentos foram realizados sob condições de vácuo, que ambos são necessários para as técnicas de análise empregadas e imita a condição de alto vácuo do espaço sideral. Filmes congelados contendo metano e oxigênio usados ​​nestes experimentos imitam ainda mais um ambiente semelhante a um espaço, uma vez que vários tipos de gelo (não apenas água congelada) se formam em torno dos grãos de poeira nas nuvens moleculares densas e frias que existem no meio interestelar. Esses tipos de ambientes gelados também existem em objetos do sistema solar, como cometas, asteróides e luas.

Todas essas superfícies geladas no espaço estão sujeitas a múltiplas formas de radiação, frequentemente na presença de campos magnéticos, que aceleram as partículas carregadas do vento estelar (solar) em direção a esses objetos congelados. Estudos anteriores investigaram reações químicas que podem ocorrer em ambientes espaciais por meio do uso de ultravioleta ou outros tipos de radiação, mas esta é uma primeira análise detalhada do papel dos elétrons secundários.

Quantidades copiosas de elétrons secundários são produzidos quando a radiação de alta energia, como raios X ou partículas pesadas, interagir com a matéria. Esses elétrons, também conhecido como elétrons de baixa energia, ou LEES, ainda são energéticos o suficiente para induzir mais química. O trabalho relatado nesta semana investigou LEEs interagindo com filmes gelados. Estudos anteriores deste grupo consideraram produtos de reação carregados positivamente ejetados de gelos irradiados por LEEs, enquanto o trabalho relatado esta semana estendeu o estudo para incluir íons negativos ejetados e novas moléculas que se formam, mas permanecem embutidas no filme.

O grupo de pesquisa descobriu que uma variedade de pequenas moléculas orgânicas foram produzidas em filmes gelados submetidos a LEEs. Propileno, etano e acetileno foram todos formados em filmes de metano congelado. Quando uma mistura congelada de metano e oxigênio foi irradiada com LEEs, eles encontraram evidências diretas de que o etanol foi formado.

Evidência indireta para muitas outras pequenas moléculas orgânicas, incluindo metanol, ácido acético e formaldeído foram encontrados. Além disso, ambos os raios-X e LEEs produziram resultados semelhantes, embora em taxas diferentes. Assim, é possível que os blocos de construção da vida tenham sido feitos por meio de reações químicas induzidas por elétrons secundários em superfícies geladas no espaço expostas a qualquer forma de radiação ionizante.