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Gli elementi costitutivi della vita ricreati in laboratorio

Nelle nubi interstellari sono presenti numerose molecole organiche complesse, ma non si sa esattamente come si formino. Alcuni fisici finanziati dall’UE hanno studiato i processi fisici e chimici in condizioni di laboratorio controllate al fine di identificare i passaggi necessari per la formazione dei mattoncini della vita.
Gli elementi costitutivi della vita ricreati in laboratorio
Decenni di osservazioni astronomiche hanno rivelato che il mezzo interstellare contiene grandi quantità di ioni, radicali e grandi e piccole specie molecolari. D’altra parte, studi di laboratorio e modelli astrochimici indicano una complessa interazione tra fase gassosa e stato solido.

In particolare, ci si aspetta che molte molecole organiche, tra cui gli aminoacidi, formino grani di polvere ghiacciata se sottoposti a irradiazione ultravioletta o interazione con i raggi cosmici. L’interpretazione delle osservazioni è difficile perché le misurazioni sono state effettuate ex situ.

Per comprendere i processi astrochimici allo stato solido responsabili della complessità molecolare nello spazio interstellare, sono necessari esperimenti di laboratorio dedicati. Questo era l’obiettivo del progetto NATURALISM (Novel analysis toward understanding the molecular complexity in the interstellar medium), finanziato dall’UE.

Per raggiungere questo obiettivo, il team del progetto NATURALISM ha utilizzato un nuovo assetto sperimentale recentemente costruito e ora sta producendo i primi dati: il MATRI2CES (Mass-Analytical Tool for Reactions in Interstellar Ices). Questo sistema a vuoto spinto simula le condizioni nelle nubi interstellari fredde e scure.

In particolare, la chimica dello stato solido a bassa temperatura viene avviata da una lampada a scariche di idrogeno alimentata a microonde che imita la radiazione prodotta nello spazio dai raggi cosmici. Tali lampade sono state utilizzate per studiare la fotochimica in analoghi del ghiaccio interstellare.

Le funzionalità di MATRI2CES sono state dimostrate tramite l’analisi cinetica di diversi fotoprodotti di ghiaccio di metano ad una temperatura di 20 gradi Kelvin. Prove convincenti sono state inoltre trovate per la formazione di specie con più di quattro atomi di carbonio.

L’etandiolo, anche noto come glicole etilenico, è una delle più grandi molecole organiche complesse rilevate nello spazio fino ad oggi. Gli scienziati del progetto NATURALISM hanno costruito una serie di parametri spettroscopici per facilitare le ricerche di questa molecola su lunghezze d’onda millimetriche e submillimetriche.

I dati raccolti saranno utili per identificare l’etandiolo e altre molecole con array telescopici radio come l’ALMA (Atacama Large Millimeter Array). Insieme all’estrema sensibilità di ALMA, gli astronomi saranno in grado di aprire lo scrigno delle più efficienti fabbriche dell’universo per le molecole organiche complesse.

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Keywords

Molecole organiche complesse, interstellare, astrochimica, grani di polvere ghiacciati, raggi cosmici