El hierro interestelar no falta, simplemente se esconde a la vista

Las moléculas de cadena de carbono tan complejas como los buckminsterfullerenos C60 ("buckyballs") se pueden formar en el espacio con la ayuda de átomos de hierro agrupados, según un nuevo trabajo de los cosmochemists de ASU. El trabajo también explica cómo estos grupos de hierro se esconden dentro de las moléculas comunes de la cadena de carbono. Crédito por la NASA / Jpl-Caltech.

Los astrofísicos saben que el hierro (símbolo químico: Fe) es uno de los elementos más abundantes en el universo, después de elementos ligeros como el hidrógeno, el carbono y el oxígeno. El hierro se encuentra más comúnmente en forma gaseosa en estrellas como el Sol, y en forma más condensada en planetas como la Tierra. 

El hierro en entornos interestelares también debería ser común, pero los astrofísicos detectan solo niveles bajos de tipo gaseoso. Esto implica que el hierro que falta existe en algún tipo de forma sólida o estado molecular, pero la identificación de su escondite ha permanecido esquiva durante décadas. 

Un equipo de cosmo-químicos en la Universidad Estatal de Arizona, con el apoyo de la Fundación W.M. Keck, ahora afirma que el misterio es más simple de lo que parece. El hierro no está realmente perdido, dicen. En su lugar, se esconde a simple vista. El hierro se ha combinado con moléculas de carbono para formar cadenas moleculares llamadas pseudocarbinosas de hierro. Los espectros de estas cadenas son idénticos a las cadenas mucho más comunes de moléculas de carbono, conocidas desde hace mucho tiempo por ser abundantes en el espacio interestelar. 

El trabajo del equipo se publicó a finales de junio en el Astrophysical Journal. 

"Estamos proponiendo una nueva clase de moléculas que probablemente se generalizarán en el medio interestelar", dijo Pilarasetty Tarakeshwar, profesora asociada de investigación en la Escuela de Ciencias Moleculares de ASU. Sus coautores, Peter Buseck y Frank Timmes, están en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU; Buseck, un profesor de Regentes de la ASU, también está en la Escuela de Ciencias Moleculares con Tarakeshwar. 

El equipo examinó cómo los grupos que contienen solo unos pocos átomos de hierro metálico podrían unirse con cadenas de moléculas de carbono para producir moléculas que combinen ambos elementos. 

Pruebas recientes obtenidas de polvo de estrellas y meteoritos indican la ocurrencia generalizada de grupos de átomos de hierro en el cosmos. En las temperaturas extremadamente frías del espacio interestelar, estos grupos de hierro actúan como partículas de congelación profunda, lo que permite que las cadenas de carbono de varias longitudes se adhieran a ellas, produciendo así diferentes moléculas de las que pueden ocurrir con la fase gaseosa del hierro. 

Los pseudocarbinos de hierro son probablemente generalizados en el medio interestelar, donde las temperaturas extremadamente frías podrían conducir a la condensación de las cadenas de carbono en los grupos de Fe. A lo largo de eones, las moléculas orgánicas complejas emergerían de estos pseudocarbinos de Fe. El modelo muestra una cadena de carbono cubierta de hidrógeno unida a un grupo de Fe13 (átomos de hierro en marrón rojizo, el carbono es gris, el hidrógeno es gris claro). Crédito de la ilustración: P. Tarakeshwar / ASU.

Dijo Tarakeshwar: "Calculamos cómo se verían los espectros de estas moléculas, y encontramos que tienen firmas espectroscópicas casi idénticas a las moléculas de la cadena de carbono sin hierro". Agregó que, debido a esto, "las observaciones astrofísicas anteriores podrían haber pasado por alto estas moléculas de carbono más hierro". 

Eso significa que, según los investigadores, el hierro que falta en el medio interestelar está realmente a la vista, pero enmascarado como moléculas comunes de cadena de carbono. 

El nuevo trabajo también puede resolver otro rompecabezas de larga duración. Las cadenas de carbono con más de nueve átomos son inestables, explica el equipo. Sin embargo, las observaciones han detectado moléculas de carbono más complejas en el espacio interestelar. Cómo la naturaleza construye estas complejas moléculas de carbono a partir de moléculas de carbono más simples ha sido un misterio durante muchos años. 

Buseck explicó: "Las cadenas de carbono más largas se estabilizan mediante la adición de grupos de hierro". Esto abre una nueva vía para la construcción de moléculas más complejas en el espacio, como los hidrocarburos poliaromáticos, de los cuales el naftaleno es un ejemplo familiar, siendo el ingrediente principal en las bolas de naftalina. 

Dijo Timmes: "Nuestro trabajo proporciona nuevos conocimientos para cerrar la brecha entre las moléculas que contienen nueve o menos átomos de carbono y moléculas complejas como el C60 buckminsterfullerler, mejor conocido como 'buckyballs'". 

Fuente: Universidad del Estado De Arizona,