Los astrónomos han descubierto una estrella que puede haber estado entre la segunda generación de estrellas formadas tras el Big Bang.

Situada en la galaxia enana de Sculptor a unos 290 000 añoz luz de distancia, S1020549 tiene una composición química notablemente similar a las estrellas más antiguas de la Vía Láctea. Su presencia apoya la teoría de que nuestra galaxia pasó por una fase “caníbal”, creciendo hasta su tamaño actual tragándose galaxias enanas y otros bloques básicos galácticos. El descubrimiento de la nueva estrella se detalla en Nature.

Las galaxias enanas son galaxias de pequeño tamaño, con apenas unos pocos miles de millones de estrellas, en comparación con los cientos de miles de millones de la Vía Láctea. En el modelo de “abajo a arriba” de formación galáctica, las galaxias grandes lograron su tamaño a lo largo de miles de millones de años de absorber vecinos más pequeños.

“Si ves una película de nuestra galaxia, verías un enjambe de galaxias enanas como abejas alrededor de una colmena”, explica Anna Frebel, autora principal del artículo. “Con el tiempo, esas galaxias se fusionaron y mezclaron sus estrellas para hacer una galaxia mayor – la Vía Láctea”.

Si las galaxias enanas son, efectivamente, los bloques básicos de las galaxias mayores, entonces debería encontrarse el mismo tipo de estrellas en ambos tipos de galaxias, especialmente en el caso de las estrellas viejas pobres en metales. Para los astrónomos, los “metales” son elementos químicos más pesados que el hidrógeno o el helio. Debido a que son productos de la evolución estelar, los metales eran raros en los inicios del universo, y por esto, las estrellas viejas tienden a ser pobres en metales.

Las estrellas viejas del halo de la Vía Láctea pueden ser extremadamente pobres en metal, con abundancias 100 000 veces más pobres que en el Sol, que es una estrella típica joven rica en metales. Los estudios de la pasada década han fallado al descubrir alguna de tales estrellas extremadamente pobres en metales en las galaxias enanas, no obstante.

“La Vía Láctea parecía tener estrellas que eran mucho más primitivas que cualquier estrella en las galaxias enanas”, dice el coautor Josh Simon de los Observatorios de la Institución Carnegie. “Si las galaxias enanas eran los componentes originales de la Vía Láctea, entonces es difícil de comprender que no tuvieran estrellas similares”.

El equipo sospechó que los métodos usados para encontrar estrellas pobres en metal en las galaxias enanas estaban sesgados de una forma que provocaba que los estudios pasaran por alto la mayor parte de dichas estrellas. El miembro del equipo Evan Kirby, astrónomo de Caltech, desarrolló un método para estimar la abundancia de metales de grandes números de estrellas a la vez, haciendo posible una búsqueda eficiente de la mayor parte de estrellas pobres en metal en las galaxias enanas.

Entre las estrellas encontradas en la galaxia enana de Sculptor había una tenue mota de magnitud 18 designada como S1020549. Las medidas espectroscópicas de la luz estelar con el telescopio Magallanes-Clay de Carnegie en Las Campanas, Chile, determinó que tenía una abundancia de metal unas 6000 veces menor que el Sol; esto es cinco veces menor que cualquier otra estrella encontrada hasta en momento en una galaxia enana.

Los investigadores midieron la abundancia total de metales de S1020549 a partir de elementos tales como magnesio, calcio, titanio e hierro. El patrón de abundacia global recuerda a esas viejas estrellas de la Vía Láctea, prestando el primer apoyo observacional a la idea de que estas estrellas galácticas se formaron originalmente en galaxias enanas.

Los investigadores esperan que posteriores búsquedas descubran más estrellas pobres en metal en galaxias enanas, aunque la distancia y poco brillo de las estrellas supone un reto para los actuales telescopios ópticos. La próxima generación de telescopios ópticos extremadamente grandes, como el Telescopio Gigante de Magallanes de 24,5 metros, equipados con espectrógrafos de alta resolución, abrirán una nueva ventana al estudio del crecimiento de las galaxias a través de la química de sus estrellas.

Cita: Frebel et al., ‘Linking dwarf galaxies to halo building blocks with the most metal-poor star in Sculptor’, March 2010, Nature, 464, 72-75; doi:10.1038/nature08772

Fecha Original: 3 de marzo de 2010
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Átomos de potasio intercalados en cristales del compuesto orgánico piceno logran superconductividad a temperaturas relativamente altas.

La superconductividad es una de esas propiedades casi mágicas que parecen desafiar toda intuición sobre cómo debería funcionar el mundo físico. En un superconductor, las corrientes eléctricas fluyen sin resistencia — un electrón pasa sin impedimento a través del material como un torpedo a través de un océano sin fricción. Tras descubrir el fenómeno en 1911, el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes demostró que una corriente eléctrica encerrada en un bucle superconductor de mercurio se mantendría fluyendo mucho después de que se eliminase el potencial; demostró su descubrimiento llevando tal corriente persistente de los Países Bajos a Inglaterra.

Desde entonces, los físicos han descubierto superconductores basados en otros metales, e incluso en cerámica. La última entrada es una que tiene su raíz en los hidrocarburos, el cual superconduce a una temperatura relativamente alta comparado con los metales elementales.

Los hallazgos proceden de un equipo de investigadores japoneses, que informan en el ejemplar del 4 de marzo de la revista Nature de que la molécula de hidrocarburo piceno, normalmente un semiconductor, se transforma en superconductor potencial cuando se le intercala un metal alcalí como el potasio o el rubidio. Y cuando el piceno (C₂₂H₁₄) es dopado con potasio, superconduce a la relativamente alta temperatura de 18 kelvins (–255 grados C). Aunque la temperatura de transición está muy por debajo de la de los superconductores basados en óxidos de cobre similares a los cerámicos, donde la electricidad puede fluir sin resistencia a unos 160 kelvins, o –113 grados C, el descubrimiento podría llevar al desarrollo de nuevos superconductores de alta temperatura basados en la química orgánica.

Yoshihiro Kubozono, profesor de química y física del estado sólido en la Universidad de Okayama en Japón y un coautor del estudio, dicen que el piceno es el primer ejemplo de un hidrocarburo superconductor. (Los investigadores habían tenido un éxito similar logrando que compuestos estrictamente de carbono superconducieran, por ejemplo, dopando el fullereno C₆₀ con potasio). Los hidrocarburos son mejor conocidos por su combustibilidad que por sus propiedades eléctricas: La gasolina es un derivado del hidrocarburo, incluyendo el conocido octano (C₈H₁₈); el gas natural que calienta la mitad de los hogares de los Estados Unidos es mayormente metano (CH₄).

El piceno aparece en la naturaleza en el alquitrán y se encuentra en residuos del refinado de petroleo, pero Kubozono y sus colegas sintetizaron el compuesto para el nuevo estudio. La molécula del piceno es plana, y forma cristales comprimiendo capas apiladas. Cocinando el compuesto durante días con un metal alcalí como el potasio, introdujeron átomos metálicos entre las capas de hidrocarburos, lo cual mejora su conductividad en los planos paralelos a los bloques de piceno.

Kubozono dice que él y sus colegas están ahora dopando el piceno con otros metales – en el nuevo estudio, el grupo informa de sus intentos con sodio y cesio, junto al potasio y rubidio — para aumentar más la temperatura de superconducción del material. También están experimentando con otros hidrocarburos paara ver cuáles pueden superconducir, dice Kubozono.

Brian Maple, físico de la Universidad de California en San Diego, dice que la investigación es un paso interesante para expandir el dominio de la superconductividad, particularmente en el régimen de alta temperatura. “Esto es sólo otro ejemplo de cómo de predominante es la superconductividad entre un amplio rango de materiales si puedes convertirlos en metales”, dice. “Globalmente, creo que esto demuestra que se debería ser optimista sobre la posibilidad de encontrar superconductores con temperaturas de transición más altas, mirando en direcciones que hasta ese momento nadie había pensado que fuese muy prometedora”.

Autor: John Matson
Fecha Original: 3 de marzo de 2010
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El Observatorio Espacial Herschel de la ESA ha puesto de manifiesto las moléculas orgánicas que son la llave para la vida en la Nebulosa de Orión, una de las regiones más espectaculares de formación estelar en nuestra Vía Láctea. Este detallado espectro, obtenido con el Instrumento Heterodino para el Infrarrojo Lejano (Heterodyne Instrument for the Far Infrared, HIFI) es una primera ilustración del enorme potencial de Herschel-HIFI para desvelar los mecanismos de formación de moléculas orgánicas en el espacio.

El espectro, uno de los primeros que se obtienen con HIFI, completamente restablecido desde enero de 2010 de unas dificultades técnicas iniciales, demuestra fehacientemente que el instrumento está funcionando a pleno rendimiento. Algunas de las características sorprendentes en el espectro obtenido con HIFI incluyen un rico patrón de picos, cada uno de los cuales representa la emisión de luz de una molécula específica en la Nebulosa de Orión. Esta nebulosa es conocida por ser una de las fábricas de productos químicos más prolíficas en el espacio, aunque la ni la totalidad de su composición química ni las vías para la formación de las moléculas se conocen aún bien. Escudriñando en este patrón de picos del espectro, los astrónomos han identificado unas pocas moléculas comunes que aparecen en todas partes del espectro, pero la identificación de muchas otras líneas de emisión que aparecen en el espectro está en curso actualmente.

Gracias a esta primera identificación obtenida, ha sido posible comenzar a evidenciar la firma de moléculas especialmente interesante puesto que son los precursores directos de las moléculas que propician la vida. Un rasgo característico del espectro de Orión es su riqueza espectral: entre las moléculas que se pueden identificar en este espectro aparecen moléculas de agua, monóxido de carbono, formaldehído, metanol, dimetil éter, cianuro de hidrógeno, óxido de azufre, dióxido de azufre y sus análogos de isotópicos. Se espera identificar muchas otras nuevas moléculas orgánicas.

“Este espectro de HIFI, y los muchos que están por venir, proveerá un tesoro virtual de información sobre el inventario de sustancias químicas en general y sobre cómo se forman moléculas orgánicas en una región de formación estelar activa. Alberga la promesa de una profunda comprensión de la química del espacio una vez que tengamos los estudios completos del espectro disponible”, dijo Edwin Bergin, de la Universidad de Michigan, investigador principal del Programa Clave de HEXOS en Herschel. Gracias a la financiación de los Ministerios de Ciencia e Innovación y de Fomento, el Centro de Astrobiología (CAB) y el Observatorio Astronómico Nacional (OAN, IGN) han contribuido muy significativamente al diseño y construcción de HIFI. Jesús Martín-Pintado del CAB, quién ha liderado el desarrollo de herramientas avanzadas de análisis de datos, comenta que “en el contexto de la química prebiótica HIFI abre, por primera vez, la posibilidad de determinar cómo evoluciona la química en una gran variedad de objetos celestes, desde las moléculas más simples hasta los compuestos orgánicos mas complejos”.

Rafael Bachiller, director del OAN, asegura que “las observaciones de HIFI nos desvelan un Universo de enorme y sorprendente riqueza química”. En el OAN se ha desarrollado parte del sistema de detección de HIFI, lo que ha necesitado de años de intenso trabajo por parte de sus ingenieros. Bachiller se muestra muy satisfecho por esta labor y añade que “no cabe duda de que HIFI está produciendo ya una auténtica revolución en el campo de la Astroquímica”.

Alta resolución sin precedentes HIFI fue diseñado para proporcionar espectros de resolución extremadamente alta y abrir la investigación a nuevos rangos de longitud de onda, completamente inaccesibles para los telescopios terrestres. “Es asombroso ver cómo funciona HIFI”, dijo Frank Helmich, investigador principal HIFI de SRON Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos. “Obtuvimos este espectro en pocas horas y ya supera claramente a cualquier otro espectro, en cualquier otra longitud de onda, tomado en Orión. Las moléculas orgánicas están por todas partes en este espectro, incluso en los niveles más bajos, que da idea de la fidelidad de HIFI. El desarrollo de HIFI duró ocho años, pero realmente valió la pena esperar”.

Este espectro es uno de los obtenidos poco después de que HIFI reanudase sus operaciones a bordo de Herschel. En agosto de 2009, HIFI experimentó una subida pico de voltaje inesperada en el sistema electrónico, probablemente causado por una partícula cósmica de alta energía, por lo que fue apagado temporalmente. El equipo de la misión estudió a fondo este problema y desarrolló una solución que protege el instrumento de los efectos de este tipo de eventos. El 14 de enero de 2010, HIFI cambió con éxito a la electrónica de repuesto y reinició una secuencia de ensayos y de verificación, previas a las observaciones científicas iniciadas a partir del 28 de febrero. Ahora se une de nuevo con los otros dos instrumentos de Herschel, SPIRE y PACS, en su exploración del Universo infrarrojo lejano.

Herschel es un observatorio espacial de la ESA con los instrumentos científicos proporcionados por consorcios dirigido por investigadores principales europeos, con una importante participación de la NASA.

HIFI es un espectrómetro de alta resolución diseñado y construido por un consorcio financiado nacionalmente liderado SRON Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos. El consorcio incluye a institutos de Francia, Alemania, EE.UU., Canadá, Irlanda, Italia, Polonia, Rusia, España, Suecia, Suiza y Taiwán. La identificación de las numerosas características presentes en el espectro de Orión, con transiciones de especies moleculares particulares, requiere el uso de sofisticadas bases de datos de moléculas, resultado de muchos años de trabajo de espectroscopia en el laboratorio. Para las asignaciones moleculares de este espectro HIFI se ha utilizado la base de datos espectroscopia molecular de Colonia (Cologne Database of Molecular Spectroscopy, CDMS) y una base de datos equivalente en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

El Centro de Astrobiología es un centro mixto del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial “Esteban Terradas” (INTA) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Está ubicado dentro del campus del INTA, en Torrejón de Ardoz.

EL Observatorio Astronómico Nacional es un centro dependiente del Instituto Geográfico Nacional (IGN).

Fecha Original: 8 de marzo de 2010
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Se han descubierto moléculas orgánicas anteriormente desconocidas en un meteorito de 100 kg que impactó en Australia en 1969, lo que sugiere que nuestro Sistema Solar contenía una sopa de química orgánica compleja mucho antes de que apareciese la vida.

En un reciente estudio, los científicos analizaron el meteorito Murchison, que aterrizó en Murchison cerca de Melbourne, Australia, en 1969.

El meteoro de 100 kg se cree que se originó en los primeros días de nuestro Sistema Solar, tal vez incluso antes de que se formase el Sol hace 4500 millones de años.

Estudios previos hicieron hincapié en las moléculas simples

Murchison es uno de los meteoritos más estudiados, ya con fama por la diversidad de su química orgánica – la química de los compuestos de carbono.

No obstante, los análisis del meteorito hasta ahora habían tenido como objetivo clases concretas de compuestos con énfasis en los aminoácidos como fuente potencial de vida para la Tierra, de acuerdo con el estudio publicado en la revista Journal Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ahora, por primera vez, los científicos han usado métodos analíticos avanzados para llevar a cabo un experimento sin objetivo concreto.

Gran diversidad química

Descubrieron combinaciones muy complejas de moléculas orgánicas que incluían hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.

“Encontramos una diversidad química muy superior a cualquier muestra que hayamos analizado hasta ahora”, dijo el autor principal Philippe Schmitt-Kopplin, químico analítico del Centro de Investigación Alemán para la Salud Ambiental en Munich.

“Nunca antes habíamos visto unos sistemas orgánicos tan complejos”, comentó.

De acuerdo con Philippe, los compuestos recientemente descubiertos en el meteorito Murchison “pueden haber contribuido a la complejidad orgánica de la sopa primordial” que llevó al desarrollo de la vida en la Tierra.

Los hallazgos también sugieren que la diversidad de la química extraterrestre sobrepasa la encontrada en la Tierra.

El meteoro probablemente pasó a través de nubes primordiales en los inicios del Sistema Solar, acumulando moléculas orgánicas en un efecto de bola de nieve a lo largo del camino.

Rastreando la secuencia de moléculas orgánicas en el meteorito, los investigadores creen que pueden también ser capaces de crear una línea temporal para la formación y alteración desde los primeros días de nuestro Sistema Solar.

Sopa primordial compleja

“Éste es un resultado realmente interesante”, dijo Geraint Lewis, cosmólogo de la Universidad de Sydney en Australia.

“Estudios anteriores buscaron las moléculas simples que se requerirían para que se formase la vida, pero este estudio hizo una búsqueda más general de la química y encontró compuestos químicos mucho más complejos. Por lo que la sopa que estuvo presente en la Tierra justo después de su formación era mucho más compleja de lo que se pensaba anteriormente”, dijo.

“Esto probablemente tendrá implicaciones significativas para nuestra comprensión de cómo se inició la vida en la Tierra”.

Autor: Gemma Black
Fecha Original: 16 de febrero de 2010
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Un grupo de investigadores internacional ha logrado medir por primera vez de forma directa y con una precisión sin precedentes la masa de un elemento químico más pesado que el uranio, el nobelio, según publica esta semana la revista Nature. El equipo, liderado desde el GSI de Darmstadt (Alemania) y en el que ha participado un físico de la Universidad de Granada (UGR), ha utilizado trampas magnéticas de iones para conseguirlo.

Hoy se ha presentado en Nature las primeras medidas de masa de forma directa de elementos más pesados que el uranio y que, por definición, no existen en la naturaleza, son sintéticos. El elemento empleado para las investigaciones ha sido el nobelio (denominado así en honor de Alfred Nobel), que se ha producido en reacciones de fusión-evaporación y transferido a una trampa de iones magnética (penning trap), donde es capturado y confinado en un espacio muy reducido (del orden de 1 cm³).

El estudio lo ha realizado el investigador Michael Block, del GSI de Darmstadt (Alemania), y sus colaboradores utilizando un espectrómetro de masas basado en ese tipo de trampas (denominado SHIPTRAP), único en el mundo en su género. Con este instrumento los científicos han capturado iones de tres isótopos de nobelio (con 102 protones y 150-152 neutrones) y medido sus masas de forma directa, con una precisión y exactitud sin precedentes.

“Los resultados proporcionan valores precisos de las energías de enlace, así como puntos de referencia para construir modelos teóricos. Y lo que es más importante, constituyen unos pilares firmes para deducir las masas de elementos todavía más pesados. Son un punto de acceso más cercano a elementos cuya búsqueda y estudio constituye uno de los grandes temas de la física nuclear moderna”, explica a SINC Daniel Rodríguez, físico del Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear (FAMN) de la UGR, que también ha participado en el estudio.

Rodríguez añade: “Es un gran logro poder acceder de forma precisa a una propiedad intrínseca de este tipo de elementos, lo que solo puede hacerse con la instalación del GSI, y abre el camino para otros casos y otros tipos de estudios, como las reacciones químicas”.

Hasta ahora, las masas de elementos más pesados que el uranio (su número de protones es 92) se deducían a partir de mediciones de los productos de su desintegración radioactiva, un método de medición indirecto que puede generar notables incertidumbres en el cálculo de las energías de enlace.

La masa de un núcleo atómico difiere de la de los protones y neutrones que lo forman en una cantidad equivalente a la fuerza de enlace nuclear, la energía que mantiene unido al núcleo. Esta es la energía que se libera en las reacciones nucleares y que determina la estabilidad de los núcleos atómicos. Los expertos consideran necesario un conocimiento preciso de las energías de enlace de los núcleos con más de 100 protones para acotar las predicciones de una “isla de estabilidad” en los elementos súper-pesados.

Estas “islas” es un concepto físico que hace relación a una “zona donde se espera que haya núcleos estables que no decaigan por fisión”, y se denominan así porque en ellas no hay núcleos que unan la isla a otros núcleos conocidos. Uno de los grandes temas de investigación en física nuclear es la síntesis de nuevos elementos en esa región de unión o puente.

Fecha Original: 11 de febrero de 2010
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Durante 80 años se ha aceptado que la vida comenzó en una ’sopa primordial’ de moléculas orgánicas antes de evolucionar fuera de los océanos millones de años más tarde. Hoy, la teoría de la ’sopa’ ha sido puesta patas arriba por un artículo pionero publicado en BioEssays que afirma que fue la energía química de la Tierra, procedente de las fumarolas hidrotermales del océano, lo que dio el primer impulso a la vida.

“Los libros de texto dicen que la vida surgió a partir de una sopa orgánica y que las primeras células crecieron fermentando estos compuestos orgánicos para generar energía en forma de ATP. Nosotros proporcionamos una nueva perspectiva sobre por qué esa vieja y familiar visión no funciona en absoluto”, dijo el líder el equipo el Dr. Nick lane del University College de Londres. “Presentamos la alternativa de que la vida surgió a partir de los gases (H₂, CO₂, N₂, y H₂S) y que la energía para la primera vida procedía del aprovechamiento de los gradientes geoquímicos creados por la madre Tierra en un tipo especial de fumarola hidrotermal del océano profundo – una que está plagada de diminutos compartimentos, o poros, interconectados”.

La teoría de la sopa se propuso por primera vez en 1929 cuando J.B.S Haldane publicó su influyente ensayo sobre el origen de la vida en el cual defendía que la radiación UV proporcionó la energía para convertir el metano, amoniaco y agua en los primeros compuestos orgánicos en los océanos de la joven Tierra. No obstante, los críticos de la teoría de la sopa señalan que no hay una fuerza directora sostenida para hacer que reaccionen; y sin una fuente de energía, la vida como la conocemos no podría existir.

“A pesar de los fallos bioenergéticos y termodinámicos de la idea de hace 80 años, la sopa primordial sigue como pensamiento central general sobre el origen de la vida”, dice el autor senior William Martin, biólogo evolutivo del Instituto de Botánica III en Düsseldorf. “Pero la sopa no tiene capacidad de producir la energía vital”.

Al rechazar la teoría de la sopa, el equipo se volvió hacia la química de la Tierra para identificar la fuente de energía que podría alimentar a los primeros predecesores primitivos de los organismos vivos: los gradientes geoquímicos a lo largo de una colmena de microscópicas cavernas naturales en fumarolas hidrotermales. Estas células catalíticas generaron lípidos, proteínas y nucleótidos, dando origen a las primeras células auténticas.

El equipo se centró en las ideas desarrolladas por el geoquímico Michael J. Russell, sobre las fumarolas alcalinas de las profundidades marinas, las cuales producen gradientes químicos muy similares a los usados por casi todos los organismos vivos actuales – un gradiente de protones sobre una membrana. Los primeros organismos probablemente aprovecharon esos gradientes a través de un proceso conocido como quimio-ósmosis, en el cual el gradiente de protones se usa para dirigir la síntesis de la moneda universal de energía, el ATP, o equivalentes más simples. Más tarde las células evolucionaron para generar su propio gradiente de protones por medio de la transferencia de electrones de un donante a un receptor. El equipo defiende que el primer donante fue el hidrógeno y el primer receptor el CO₂.

“Las células vivas modernas han heredado el mismo tamaño de gradiente de protones, y, crucialmente, la misma orientación – positiva hacia fuera y negativa dentro – que las vesículas inorgánicas a partir de las cuales surgieron” dijo el co-autor John Allen, bioquímico de la Universidad Queen Mary de Londres.

“Las restricciones termodinámicas indican que la quimio-osmosis es estrictamente necesaria para el metabolismo de carbono y energía en todos los organismos que crecen hoy a partir de ingredientes químicos simples [autótrofos], y presumiblemente en las primeras células vivas libres”, dijo Lane. “Aquí consideramos cómo las primeras células pudieron haber aprovechado una fuerza creada geoquímicamente y aprendieron a hacerla suya”.

Ésta fue una transición vital, dado que la quimio-ósmosis es el único mecanismo por el cual los organismos podían escapar de las fumarolas. “La razón de que todos los organismos sean hoy quimio-osmóticos es simplemente que han heredado eso de la época y lugar en la que evolucionaron las primeras células – y no podrían haber evolucionado sin eso”, dijo Martin.

“Lejos de ser demasiado complejo para haber alimentado la vida inicial, es casi imposible ver cómo la vida podría haber iniciado sin quimio-ósmosis”, concluye Lane. “Es hora de sacarse de encima la fermentación en alguna sopa primordial como ‘vida sin oxígeno’ – una idea que data de una época en la que nadie en la biología tenía ninguna comprensión de cómoestá hecho el ATP”.

Mi agradecimiento a Jesús de Entomoblog por proporcionar el enlace.

Fecha Original: 2 de febrero de 2010
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Investigadores del Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM-UAM), del Parque Científico de Madrid (PCM) y del Instituto de Microelectrónica de Madrid (IMM-CSIC) han desarrollado un método para resolver el enigma de cuándo y dónde los iones ceden sus electrones a un cristal.

Las técnicas de Haces de Iones, conocidas por sus siglas en inglés IBA (“Ion Beam Analysis”), se emplean rutinariamente en muchas ramas del saber tales como Física, Nanotecnología, Bellas Artes, Medioambiente, Geología o Biomedicina y Biología. En éstas técnicas, iones acelerados son utilizados como sonda para obtener información de una muestra objeto de estudio, al igual que la luz visible constituye la sonda en un microscopio óptico. Los haces de iones también se utilizan como elemento modificador de las propiedades de muchos materiales, tales como semiconductores, fibras ópticas o sistemas multicapas.

Aunque técnicas maduras, el número y diversidad de sus aplicaciones continúa aumentando. Sin embargo, aún persiste una importante carencia de conocimientos en muchos aspectos fundamentales. Uno de estos aspectos, son los momentos iniciales de la interacción del ión con un sólido, en particular el despojamiento de los electrones del ión por parte de las primeras capas atómicas del blanco.

Este no es un problema nuevo. En 1948, Bohr propuso el criterio que daba las condiciones bajo las cuales el proyectil cedería electrones al blanco, básicamente, que la velocidad orbital del electrón fuese menor que la velocidad del ión. Desde entonces se asume que la cesión de electrones tiene lugar en la superficie del sólido, pero no existe información sobre los detalles del proceso o el papel desempeñado por la estructura del blanco. Existe el consenso de que al entrar en el blanco, los iones experimentan una rápida pérdida de electrones, pero el problema de dónde y cómo ocurre esta pérdida, continúa abierto. En la literatura científica, este hecho es obviado y sencillamente se menciona que el proceso ocurre “después de atravesar una cuantas capas atómicas” o “en muy poco tiempo, << 10^-15 s (o una milmillonésima de segundo)”.

El grupo de investigación del Prof. David Martín y Marero (UAM y PCM) y científicos del IMM (CSIC), han desarrollado un método que arroja luz sobre estos instantes iniciales. Utilizando el acelerador de iones del Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM), emplearon iones moleculares en vez de atómicos. Los iones moleculares están constituidos por varios átomos y por lo tanto, al perder electrones en la muestra, se generan fuerzas repulsivas entre los constituyentes de la molécula, los cuales se distancian rápidamente. Éste fenómeno, se denomina Explosión de Coulomb.

El método ha permitido conocer por primera vez el número promedio de electrones que los iones van cediendo a los átomos de la red cristalina y a partir de allí dónde y cuándo ocurre esa cesión. Los resultados, publicados en Physical Review B, demuestran que la cesión de electrones ocurre de forma ordenada y que el número cedido depende de un parámetro característico del material.

El acelerador del CMAM constituye una herramienta única para áreas como las mencionadas más arriba, encontrándose disponible a investigadores académicos y empresas públicas o privadas. Para mayor información sobre el acelerador, contacte con el Director Científico de la Unidad de Microanálisis de Materiales del PCM (David Martín y Marero), el cual discutirá la idoneidad del acelerador para su problema concreto.

Fecha Original: 1 de febrero de 2010
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El investigador Eugenio Coronado y su equipo del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia han desarrollado a nivel químico un material superconductor y ferromagnético a la vez, dos propiedades incompatibles en la naturaleza. La información se ha presentado hoy durante un encuentro organizado por la Fundación Ramón Areces y el grupo editorial Nature, en el que diversos expertos han debatido sobre la revolución nanotecnológica.

Un grupo de investigadores del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia, dirigido por el científico Eugenio Coronado, ha logrado controlar la materia a nivel químico hasta tal punto que han conseguido introducir en un mismo material dos propiedades incompatibles: la superconductividad (capacidad para conducir la corriente eléctrica sin resistencia en determinadas condiciones) y el ferromagnetismo (ordenamiento magnético o imantación).

“En física se dice que un material ferromagnético y superconductor no pueden existir si la conductividad y el ferromagnetismo están en la misma región del espacio”, ha explicado a SINC Coronado, “pero en química podemos diseñar ese tipo de estructuras poniéndolas en distintas regiones del espacio, y con bloques muchos más pequeños de lo investigado hasta ahora”.

Las aplicaciones de este estudio, cuyos detalles se publicaran previsiblemente este año, podrían dirigirse a áreas como la electrónica, la espintrónica y las tecnologías de la información. Los materiales ferromagnéticos y conductores son muy sensibles a los campos magnéticos, y ya se emplean, por ejemplo, en los lectores de los discos duros.

Otra de las líneas de investigación del equipo son las “moléculas imán”, según ha señalado hoy Coronado durante un encuentro sobre nanotecnología organizado hoy en Madrid por la Fundación Ramón Areces y Nature Publishing Group Iberoamérica. “Una sola molécula que se comporte como un imán significa que esa molécula mide un nanómetro (normalmente los tamaños de los bits de memoria magnéticos suelen medir 1000 nm), por lo que hacer memorias de 1 nm es importante”, ha destacado el químico.

“Además las ‘moléculas imán’ se comportan en física de forma diferente a la de los sistemas microscópicos, y a escala nanométrica aparecen fenómenos cuánticos, que se pueden aplicar, a su vez, en computación cuántica, donde en lugar de tener bits binarios de unos y ceros tenemos más valores”, ha añadido.

Más almacenamiento y nanochips

En cualquier caso Coronado ha destacado que, en principio, las investigaciones básicas no buscan su aplicación directa, sino el concepto del “cómo” realizarlas, algo en lo que también coincidió otro de los ponentes, Andreas Berger, director del Centro de Investigación Científica CIC nanoGUNE de San Sebastián.

“A veces las investigaciones son maravillosas, pero al final pueden no tener un sentido práctico, debido a factores como el coste o que no se pueda controlar adecuadamente algún aspecto”, ha indicado Berger, que también ha mencionado el estudio que realiza su grupo sobre un mecanismo para aumentar la capacidad de almacenamiento de los sistemas. “Puede que resulte practico para su uso, pero no está claro si va a dar un producto al mercado”.

En el encuentro también ha participado el ingeniero, matemático y médico Mauro Ferrari, director del Departamento de Nanotecnología e Ingeniería Biomédica de la Universidad de Texas (EE UU), quien ha explicado sus trabajos sobre la validación clínica de los fármacos. Su equipo trata de producir chips destinados a muestras de sangre con contenidos moleculares que permitan identificar con rapidez la eficacia de los medicamentos contra el cáncer.

Normalmente tras la administración de un fármaco hay que esperar varios meses para comprobar su eficacia, y durante ese periodo la persona que lo ha ingerido está expuesta a la toxicidad de la sustancia. Los nanochips que desarrollan estos investigadores se centran en lograr reducir al máximo el periodo necesario para conocer la eficacia del medicamento.

Los físicos se han preguntado desde hace tiempo si el hidrógeno, el elemento más abundante del universo, podría transformarse en un metal y posiblemente incluso en un superconductor — el esquivo estado en el cual los electrones puden fluir sin resistencia. Han especulado que, bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, el hidrógeno podría ser compactado en un metal y posiblemente incluso en un superconductor, pero demostrar esto experimentalmente ha sido difícil. Los investigadores de alta presión, incluyendo a Ho-kwang (Dave) Mao de Carnegie, han modelado ahora tres aleaciones de metal densas en hidrógeno y han encontrado que hay tendencias de presiones y temperaturas asociadas con el estado superconductor — un enorme impulso en la comprensión de cómo podría aprovecharse este abundante material. El estudio se publica en la edición on-line anticipada del 25 de enero de 2010 de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Todos los materiales conocidos tienen que enfriarse por debajo de una temperatura muy baja, conocida como temperatura de transición, haciendo que sean poco prácticos para aplicaciones cotidianas. Los científicos han encontrado que además de la manipulación química para aumentar la temperatura de transición, también puede inducirse superconductividad mediante altas presiones. El modelado teórico es de gran ayuda para definir las características y presiones que pueden llevar a altas temperaturas de transición. En este estudio, los científicos modelaron las propiedades básicas a partir de sus principios fundamentales – el estudio del comportamiento a nivel atómico — de los tres hidruros metálicos bajo ciertos escenarios de composición, presión y temperatura específica. Los hidruros metálicos son compuestos en los que el metal se une a una abundancia de hidrógeno en una estructura de red. Los compuestos fueron el trihidruro de escandio (ScH₃), trihidruro de itrio (YH₃) y trihidruro de lantano (LaH₃).

“Encontramos que la superconductividad aparecía a presiones entre aproximadamente 100 000 a 200 000 veces la presión a nivel del mar (10 a 20 GPa), que es un orden de magnitud menor que las presiones para compuestos relacionados que se unen con cuatro hidrógenos en lugar de tres”, señala Mao, del Laboratorio Geofísico de Carnegie. El trihidruro de lantano se estabilizó aproximadamente a 100 000 atmósferas y a una temperatura de transición de 20 Kelvin, mientras que los otros dos se estabilizaron sobre las 200 000 atmósferas y a temperaturas de 18 K y 40 K para ScH₃ y YH₃ respectivamente.

Los investigadores también encontraron que los dos compuestos, LaH₃ y YH₃, tenían distribuciones más similares de energía vibratoria entre sí que ScH₃ en el umbral de superconducción y que la temperatura de transición era la mayor en el punto en el que tenía una transformación estructural en los tres. Este resultado sugiere que el estado superconductor procede de la interacción de electrones con la energía vibratoria a través de la red. A presiones mayores que 350 000 atmósferas (35 GPa) desaparecía la superconductividad y los tres compuestos se convertían en metales normales. En el trihidruro de itrio, el estado de superconductividad reaparecía a aproximadamente 500 000 atmósferas, pero no en los otros. Los científicos atribuyen este efecto a su diferente masa.

“El hecho de que los modelos predijeran tendencias distintivas en el comportamiento de estos tres compuestos relacionados a temperaturas y presiones similares es apasionante para el campo”, comentó Mao. “Anteriormente a este estudio, el foco había estado sobre los compuestos con cuatro hidrógenos. El hecho de que la superconductividad se induzca a presiones menores en los trihidruros los hace potencialmente materiales más prometedores con los que trabajar. Los rangos de temperatura y presión son fácilmente obtenibles en el laboratorio y esperamos ver una gran cantidad de experimentos para confirmar estos resultados”. El equipo de Carnegie se ha embarcado en su propio experimento sobre esta clase de trihidruros para comprobar estos modelos.

Los autores del artículo de investigación fueron Duck Young Kim, Ralph H. Scheicher, Ho-kwang Mao, Tae E. Kang, y Rajeev Ahuja. El trabajo estuvo patrocinado por EFree, un Centro de Investigación Avanzado de Energía patrocinado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.

Fecha Original: 25 de enero de 2010
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Las moléculas del medio interestelar deben romper las reglas para crear la materia del espacio.

El paisaje podría ser el guión de una película post-apocalíptica. Es un entorno extremo, barrido por intensa radiación, feroces vientos y ondas de choque procedentes de violentas explosiones. Aún en esta desolación, una especie perdura. No sólo están las caras comunes y corrientes, hay algo más, sugieren las pruebas, una variopinta tripulación: bandas galácticas que harían encogerse a Mad Max. Algunas están adornadas con metal; otras son radicales impacientes por reaccionar, recorridas con cargas positivas y, según muestra una nueva investigación, incluso negativas.

Estas especies son las moléculas del espacio, los compuestos químicos cósmicos que moran en el vacío mundo de tinieblas entre las estrellas. Tras décadas catalogando estos especímenes químicos, los científicos están recibiendo ahora un torrente de datos que puede llevar a una mejor comprensión de las reacciones que crean y destruyen los compuestos cósmicos.

Los investigadores están centrándose en las especies reactivas renegadas, incorporando a estos actores en modelos de los ciclos de vida que gobiernan la química espacial. Los eléctricos personajes pueden desempeñar grandes papeles interestelares en la formación de moléculas complejas más grandes – y tal vez ser los principales candidatos para la vida.

Los habitantes químicos del espacio están íntimamente vinculados a la formación estelar y el gran ciclo cósmico que da lugar a los sistemas planetarios. Los científicos esperan que la exploración química del medio interestelar con su gas y motas de polvo revele pistas sobre el nacimiento y evolución de las galaxias, estrellas y planetas. Ademas de este objetivo está la emoción de retirar la envoltura química, estudiando una frontera no cartografiada. Es una empresa a la que ayudarán nuevos telescopios, novedosas técnicas de laboratorio y teorías astronómicas y aún más cosas.

“Estamos intentando comprender y atacar los principios químicos fundamentales”, dice el astroquímico Anthony Remijan del Observatorio Nacional de Radio Astronomía (NRAO) en Charlottesville, Virginia. “Estamos tomando los principios químicos más fundamentales que conocemos y amamos y vemos si se mantienen en las extremas condiciones del espacio interestelar”.

Vagabundos cósmicos

Los hostiles entornos del espacio proponen retos tanto a las moléculas que viven allí como a los científicos que las estudian. El espacio es, bueno, espacioso, haciendo difícil que los compuestos se conecten. Las temperaturas son extremas y las presiones pueden ser extremadamente bajas. En el espacio, algunas moléculas dan tumbos hacia regiones desoladas en forma de gas; otras moran y reaccionan en trocitos de polvo helado – estilos de vida difíciles de ver en la Tierra.

“En la Tierra, siempre hay fase líquida, fase líquida y fase líquida”, dice el químico Brooks Pate de la Universidad de Virginia, también en Charlottesville. “Pero eso es algo que no tienes en el espacio. Todo es fase gaseosa y química de superficie. Esto lleva a un tipo de química completamente distinto que no ves en las condiciones terrestres. No es como si hubiese leyes de la física nuevas. Son las condiciones físicas donde tienen lugar las reacciones las que son bastante diferentes”.

La química terrestre a menudo tiene lugar en solución, donde ninguna molécula está nunca aislada. Pero en el medio interestelar, vastas distancias separan las moléculas – si dos personas estuviesen a una distancia proporcional, una estaría en la Tierra y otra en la Luna.

Una descripción emergente revela cómo las moléculas en el espacio usan llamativas cargas para atraerse entre sí a distancia. Las colisiones con partículas, luz estelar ultravioleta y rayos cósmicos, por ejemplo, pueden cargar una molécula. Hasta hace poco, sólo se habían detectado especies neutras y positivas. Los investigadores pensaron que la radiación arrancaría rápidamente a una molécula los electrones extra que confieren carga negativa. Pero ahora se ha encontrado un puñado de moléculas con cargas negativas.

Quedar adornado con cargas da a las especies una ventaja, haciéndolas visibles desde lejos o permitiéndoles atravesar el hielo. La mayor parte de las moléculas terrestres son neutras. No destacan. Estas cenicientas químicas tienen que estar a pocos nanómetros de otras para interactuar, dice Pate. Pero las especies altamente reactivas del espacio pueden arrastrarse unas hacia otras desde cientos de nanómetros de distancia.

Aunque estas especies suenan a vagabundos cósmicos, existen en la Tierra, dice Pate, pero en concentraciones muy bajas y a menudo sólo en el camino de convertirse en otra cosa. En ese aspecto, la química del espacio es como mirar la química de la Tierra a cámara lenta. En la Tierra podría existir una molécula durante un nanosegundo antes de colisionar con otra molécula. En el espacio el tiempo entre colisiones puede ser de semanas o años. Una molécula es más probable que encuentre una compañera si está decorada con cargas.

Sólo el fuerte sobrevive

Legiones de moléculas, incluyendo el azúcar simple glicoaldehído, han sido detectadas en una nube molecular (el azul indica emisiones de radio más débiles, las rojas más fuertes) en la constelación de Sagitario. Cortesía de NRAO, Associated Universities, Inc.

Las pruebas sugieren que las frías y oscuras nubes que moran en el medio interestelar son la sala de tatuaje eléctrico del cosmos — puntos calientes para la decoración de cargas. Estas nubes ofrecen un refugio para los pocos resistentes que sobreviven a los choques y radiación del medio interestelar.

El polvo y gas interestelar se crea localmente — naciendo de las estrellas moribundas. Durante gran parte de sus vidas, las estrellas queman hidrógeno creando helio. Después de que se agote el hidrógeno, el helio se convierte en oxígeno y carbono (si las estrellas son lo suficientemente masivas, sigue fabricando y se forman más elementos). Debido a que hay más oxígeno que carbono en la galaxia, los científicos habían pensado que este carbono no estaría disponible para la química orgánica. Antes sería capturado por el oxígeno, formando monóxido de carbono. Pero en la emisión de algunas estrellas, la proporción de oxígeno-carbono está lo bastante filtrada como para que puedan formarse las cadenas de carbono. La eyección de estas estrellas carbónicas extremas lanza carbono al medio interestelar donde puede alimentar la creación de nubes moleculares ricas en dicho elemento.

Pasar del flujo estelar al difuso medio interestelar es un viaje de la cuna a la tumba para muchas moléculas, dice Scott Sandford del Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California. Cualquier cosa que vague en este vertedero interestelar experimenta una intensa radiación ultravioleta, bombardeo de rayos cósmicos y ondas de choque que impactan a cualquier cosa que encuentren en su camino. “El medio insterestelar difuso no produce cosas, las reduce”, dice Sandford. “Muchos alfeñiques son eliminados”.

Los trozos de compuestos dispersados en los violentos procesos del medio insterestelar pueden reunirse en nubes junto con las moléculas resistentes extra-grandes, tales como los hidrocarburos aromáticos policíclicos o PAHs. En la Tierra, estos compuestos de seis anillos de carbono fusionados (como la alambrada de un gallinero) son contaminantes relacionados con la combustión, difamados por su naturaleza carcinógena. Pero en el espacio, los PAHs surgen como estrellas químicas, moléculas que pueden contener una buena porción del carbono del medio interestelar.

Es dentro de las nubes interestelares donde mejora la química, dice Sandford. “La luz estelar es bloqueada y de pronto las moléculas ya no se destruyen”, comenta. “Pueden sobrevivir, y entonces tienes más compuestos debido a que hay mucho más material en un área menor”.

La química de las nubes

Muchas de las especies moleculares complejas se encuentran en estas nubes frías y oscuras. Desde que comenzó la búsqueda de moléculas interestelares en la década de 1960, la sintonización de la sinfonía molecular que se vierte desde una región de densas nubes en la constelación de Sagittarius ha revelado una gran cantidad de especies. Muchas son varios átomos fuertes. Una huella nota por nota — el espectro de energía emitido cuando una molécula se retuerce y grita — puede determinarse en el laboratorio, y entonces la firma espectral puede detectarse en el cielo, y viceversa. En abril, un equipo internacional de astrónomos que observaba la región de Sagittarius con el telescopio IRAM de 30 metros en el Pico Veleta en España informó de la detección de metanoato de etilo, el cual ayuda a dar a las frambuesas su sabor afrutado en la Tierra. Y usando el Telescopio Robert C. Byrd de Green Bank en Virginia Occidental, Remijan y sus colegas detectaron acetamida, una de las dos moléculas interestelares con un enlace péptido, la misma conexión que une los aminoácidos, los bloques básicos de las proteínas.

Las pruebas sugieren que las nubes están donde muchos exóticos incondicionales lograron sus galones, dice Eric Herbst de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus. Conforme se calientan las nubes, las grandes moléculas neutras pueden formarse a partir de los pequeños precursores cargados, incluyendo, tal vez, la especie negativa recientemente descubierta de C6H-, un anión de cadena de carbono, según informaron Herbst y sus colegas el año pasado en Astrophysical Journal. Incorporar especies negativamente cargadas a los modelos de la química de las nubes oscuras hace que estos sean más precisos al predecir la abundancia observada de ciertos compuestos, según informa el equipo.

Una forma común de lograr su energía en estas especies cargadas es a través del hidrógeno molecular protonado, H3+, dice Pate. Esta molécula de tres átomos de hidrógeno con una carga positiva es uno de los iones más abundantes del universo y se forma cuando el H2 es bombardeado con rayos cósmicos que pueden penetrar en las densas nubes. El hidrógeno molecular protonado es un ácido, ansioso de donar protones a otras moléculas, un regalo que puede ayudar a que tengan lugar reacciones minimizando la curva energética que deben superar las moléculas para llevar a cabo su tarea.

“H3+ puede ser el mejor catalizador del mundo interestelar”, dice Pate.

Las cadenas de reacción que empiezan con el H3+ pueden llevar a un conjunto de especies complejas, señala Herbst, aunque muchas de las reacciones apenas se comprenden. Y cuando el H3+ transfiere un protón, también confiere reactividad. Pate está investigando cómo otra molécula abundante, el metanol, adquiere una actividad de reacción acelerada cuando capta protones extra.

Los PAHs también pueden ser catalizadores que aumentan la formación de hidrógeno protonado, el cual puede a su vez permitir más reacciones, según informaron investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder el pasado otoño en Astrophysical Journal.

Pero simplemente lograr unir estas dos moléculas no es suficiente. Las colisiones entre gases pueden romper los enlaces, y distanciar las moléculas (la técnica analítica de la espectrometría de masas depende de esta “disociación por colisión”). Los enlaces también pueden formarse para crear nuevas especies. Pero en el espacio, las moléculas pueden ser esquivas. Dos gases pueden colisionar pero, en lugar de enlazarse, forman un complejo en el cual mantienen sus propias entidades.

Química en el hielo

Si no te van las reacciones entre gases, las especies reactivas también se encuentran en la superficie – o incluso dentro – de los granos de polvo. Los trozos de hollín y silicatos que forman el polvo interestelar pueden desarrollar mantos de hielo de varias capas de grosor. El propio hielo normalmente es agua helada, pero otros compuestos, como el amoniaco, metano y dióxido de carbono, pueden estar presentes. Cuando las temperaturas dentro de una nube caen en picado, los gases pueden condensarse en granos de la misma forma que el hielo se acumula en un congelador, dice el químico Ralf I. Kaiser del Instituto de Astrobiología de la NASA de la Universidad de Hawai en Manoa.

“En la química clásica de instituto, los hielos no tienen química; la química está muerta”, dice Kaiser. Pero los experimentos de Kaiser y otros sugieren que la energía de los rayos cósmicos y los fotones ultravioleta pueden penetrar en estos helados trozos de polvo, generando reacciones incluso en el hielo.

Los mecanismos no están claros, pero los científicos creen que estas reacciones podrían tener lugar cuando los fotones excitan el material sólido, creando túneles a través de los cuales los electrones pueden viajar para encontrarse con las especies encerradas en el hielo. O las especies en fase gaseosa pueden aterrizar en un grano de hielo y conectar con moléculas ligadas a la superficie del grano.

Estos fotones entrantes pueden también golpear las moléculas del hielo justo en la fase de gas, dice Louis Allamandola de la división astroquímica de NASA-Ames. “La energía entra, y es como golpear algo con un martillo”, comenta. “Y la forma de deshacerse de parte de esa energía, dado que el grano es tan pequeño, es que salgan disparados”.

Los radicales — especies que son reactivas debido a que tienen electrones desparejados — y los iones pueden formarse y acumularse en el hielo o salir disparados y ayudar a formar moléculas mayores.

Cuánta complejidad surge a partir de las colisiones entre gases frente a la química de granos de hielo es un tema de debate, dice Herbst. El trabajo sugiere que el hielo es donde se inicia una gran cantidad de reacciones: los radicales cargados positiva o negativamente pueden ser liberados de esos hielos si la temperatura aumenta, digamos por una explosión cercana o el aumento gradual de calor de una estrella en desarrollo. Estas moléculas entonces pueden también emparejarse, aunque los científicos están lejos de desvelar esta red química.

El modelado se hace incluso más complejo conforme aumentan las temperaturas y cuando se incrementan las poblaciones químicas y el número de reacciones. Teorías, conjeturas, experimentos de laboratorio y comparaciones con las medidas reales del espacio significan constantes ajustes, adición de mejores cifras y re-ejecuciones de experimentos y modelos. Se ayudará a la comprensión completa del paisaje químico cósmico desde otros campos, incluyendo la combustión y la ciencia atmosférica (que están años luz por delante de la astroquímica tanto en teoría como experimentación).

Se dará un gran paso adelante cuando telescopios como ALMA, el Gran Conjunto Milimétrico/Submilimétrico de Atacama, entren en funcionamiento. Reuniendo 66 telescopios en el norte de Chile, ALMA debería estar a pleno funcionamiento para 2013. Estos telescopios permitirán a los científicos estudiar la distribución de las especies moleculares a mayores resoluciones y ver dónde están en relación entre sí. Es como si las actuales tecnologías permitieran a los científicos identificar muchas moléculas en Texas, mientras que los conjuntos harán posible discernir qué está sucediendo en Dallas o Houston.

“La esperanza real es que pronto seremos capaces de tener esta correlación espacial”, dice Pate, “donde realmente podemos decir que parece que la molécula A está siendo consumida y la molécula B está en formación”.

Finalmente, los químicos pueden ser capaces de predecir cómo evolucionan las moléculas de un entorno cósmico u otro. Por ejemplo, las especies asociadas con los granos de hielo pueden liberarse cuando una onda de choque sacuda el firmamento. Detectar la presencia de tal molécula podría ayudar a aislar y situar los choques a través del tiempo galáctico. “Puedes descubrir un montón de cosas”, dice Herbst. “La temperatura, la presión, cómo de rápido se mueve una nube hacia nosotros o colapsa o se aleja de nosotros, o todo lo anterior”.

Alegre animación

Dado que muchas de estas moléculas quedan enbotelladas en cometas y meteroitos y son llevadas a las superficies planetarias, comprender la química cósmica puede llevar a una mejor comprensión del origen de la vida. Los estudios de laboratorio ha generado uracilo, un bloque básico del ARN, a partir de hielos irradiados, según informaron Sandford y sus colegas el año pasado. En 2008, unos investigadores encontraron aminoacetonitrilo, un precursor del aminoácido natural más simple, en el espacio.

La misma radiación ionizante que da a muchos de los festivos radicales espaciales su animación puede también haber dado a la vida su chispa. “Esto entra en el tema de la electricidad – ahora tienes fuerzas eléctricas en lugar de fuerzas químicas”, dice Allamandola. “Una vez que hemos introducido los electrones, pienso en chispas y en Frankenstein”. Sonríe. “Es completamente especulativo, pero podría desempeñar un papel”.

Ya sean creadas en el espacio y llevadas al planeta, o reunidas en algún punto de la joven Tierra, las especies moleculares espaciales es lo que finalmente tenemos. Después de todo, el carbono del universo se creó en el espacio – somos polvo de estrellas.

Nuevas técnicas, telescopios y colaboraciones empujarán a los científicos hacia esta frontera final – y los retará a mantener el ritmo de datos. Cuando ALMA esté operativo, los astrónomos quedarán abrumados por la información. Las mejoras en las técnicas de laboratorio y en el ancho de banda disponible también han aumentado.

“Ahora un año es un día”, dice. “Va a forzar a la gente a pensar distinto sobre cómo observar los datos, analizarlos y extraer la información química. Lo encuentro apasionante. Cuando no me da dolor de cabeza, me apasiona”.