Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo las moléculas complejas necesarias para la vida pudieron formarse en el entorno tumultuoso y violento del Sol en su juventud.
Una familia de meteoritos llamado “condritas“Se cree que estos meteoritos trajeron a la Tierra el material adecuado para la vida. Pero la pregunta es, ¿cómo llegaron a estar selladas en primer lugar en estos meteoritos moléculas orgánicas complejas que contienen elementos como carbono, nitrógeno y oxígeno?
Una nueva investigación sugiere que el “punto caliente” para la formación de estas macromoléculas, los componentes esenciales de la vida, podría ser el llamado “trampas de polvo” en discos giratorios de materia alrededor estrellas infantilesAquí, la intensa luz de la joven estrella central podría irradiar el hielo y el polvo acumulados para formar macromoléculas que contienen carbono en solo décadas, lo que es relativamente rápido.
Esto significaría que las macromoléculas podrían ya estar presentes cuando son más grandes. Los planetesimales forman planetaso podrían sellarse en asteroides En forma de pequeños guijarros, estos asteroides podrían haberse desintegrado luego por repetidas colisiones en el espacio, creando cuerpos más pequeños. Algunos de ellos podrían haber llegado a la Tierra en forma de meteoritos.
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“Resulta increíble descubrir un nuevo papel crucial de las trampas de polvo en la formación de materia macromolecular que los planetas pueden necesitar para albergar vida”, dijo a Space.com Paola Pinilla, miembro del equipo del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard del University College de Londres. “Las trampas de polvo son regiones beneficiosas para que las partículas de polvo se conviertan en guijarros y planetesimales, que son los componentes básicos de los planetas”.
Pinilla explicó que en estas regiones, partículas muy pequeñas pueden recrearse y reponerse continuamente mediante colisiones destructivas continuas. Estos diminutos granos de tamaño micrométrico pueden elevarse fácilmente a las capas superiores de la nube aplanada de material formador de estrellas que rodea a una estrella infantil, llamada disco protoplanetario.
Una vez aquí, dijo Pinilla, estas partículas pueden recibir la cantidad adecuada de irradiación de su estrella infantil para convertir eficientemente estas diminutas partículas heladas en materia macromolecular compleja.
Replicando los primeros días del sistema solar en el laboratorio
Estrellas como la nacen los soles Cuando se forman parches sobredensos en nubes masivas de gas y polvo interestelar, el cuerpo estelar infantil, que primero se convierte en protoestrella, recoge materia de lo que queda de su nube de nacimiento, acumulando la masa necesaria para activar la fusión nuclear de hidrógeno a helio en sus núcleos. Este es el proceso que define la “Secuencia principal“vida útil, que para una estrella con la masa del Sol durará alrededor de 10 mil millones de años.
Esta joven estrella está rodeada por un disco protoplanetario, que es material que no se consumió durante su creación y ascenso a la secuencia principal. Como su nombre indica, es a partir de este material y dentro del disco que se forman las plantas, pero también explica el origen de los cometas y asteroides.
Nuestro sistema solar pasó por este proceso de creación hace unos 4.500 millones de años.
Investigaciones anteriores realizadas en laboratorios aquí en la Tierra han indicado que cuando estos discos protoplanetarios son irradiados con luz estelar, pueden formarse en su interior moléculas complejas de cientos de átomos. Estas moléculas están formadas principalmente por carbono y son similares al hollín negro o al grafeno.
Las trampas de polvo son lugares de alta presión en los discos protoplanetarios donde el movimiento de las moléculas se ralentiza y pueden acumularse granos de polvo y hielo. Las velocidades más lentas en estas áreas pueden permitir que los granos crezcan y, en su mayor parte, evitar colisiones que causan fragmentación. Esto significa que podrían ser esenciales para la formación de planetas.
El equipo quería saber si la radiación que la luz de las estrellas lleva a estas áreas podría causar la formación de macromoléculas complejas, y utilizó modelos informáticos para probar esta idea. El modelo se basó en datos de observación recopilados por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un conjunto de 66 radiotelescopios en el norte de Chile.
“Nuestra investigación es una combinación única de astroquímica, observaciones con ALMA, trabajo de laboratorio, evolución del polvo y el estudio de meteoritos de nuestro sistema solar”, dijo Nienke van der Marel, miembro del equipo de la Universidad de Leiden. “Es realmente fantástico que ahora podamos usar un modelo basado en la observación para explicar cómo se pueden formar moléculas grandes”.
El modelo reveló al equipo que la creación de macromoléculas en trampas de polvo es una idea factible.
“Por supuesto, esperábamos este resultado, pero fue una grata sorpresa que fuera tan obvio”, dijo el líder del equipo Niels Ligterink de la Universidad de Berna. “Espero que los colegas presten más atención al efecto de la radiación intensa en los procesos químicos complejos. La mayoría de los investigadores se centran en moléculas orgánicas relativamente pequeñas de unas pocas docenas de átomos de tamaño, mientras que Las condritas contienen principalmente macromoléculas grandes..”
“En el futuro cercano, esperamos probar estos modelos con más experimentos de laboratorio y observaciones utilizando telescopios potentes como el Atacama Large Millimeter Array (ALMA)”, concluyó Pinilla.
La investigación del equipo fue publicada el martes (30 de julio) en la revista Nature. Astronomía.