Astroquímica cósmica: Desvelan el mecanismo probable de formación de fullerenos a partir de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP)

Una destacada colaboración internacional de científicos, que incluye a especialistas de la Universidad de Colorado en Boulder, ha ejecutado una serie de experimentos de laboratorio verdaderamente innovadores. Estos ensayos fueron diseñados meticulosamente para imitar las complejas reacciones químicas que se desarrollan constantemente en las profundidades del espacio interestelar. Los resultados de esta crucial investigación, que han sido publicados en el influyente Journal of the American Chemical Society, proporcionan una explicación robusta y convincente sobre el mecanismo subyacente a la formación de los fullerenos. Entre estos se destaca el buckminsterfullereno (C60), moléculas de carbono esféricas que se sabe que están extraordinariamente extendidas a lo largo y ancho del medio interestelar. La hipótesis clave que sustenta este descubrimiento es que la radiación cósmica no es un mero espectador, sino un catalizador activo que impulsa la transformación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) —compuestos orgánicos comunes en el cosmos— en estas singulares estructuras de carbono.

Este proceso de conversión molecular no es trivial; de hecho, se considera una etapa fundamental y esencial en la evolución química del cosmos. Su relevancia radica en que facilita la aparición de compuestos orgánicos de mayor complejidad, los cuales son requisitos previos indispensables para la subsiguiente formación y desarrollo de estrellas y, por extensión, de sistemas planetarios. Para lograr una emulación fidedigna de las condiciones extremas del espacio, los investigadores sometieron a un intenso bombardeo de haces de electrones a dos tipos específicos de moléculas pequeñas de HAP: el antraceno y el fenantreno. El impacto de los electrones desencadenó una reacción en cadena que resultó en la pérdida sistemática de átomos de hidrógeno. Esta deshidrogenación forzada provocó una reorganización estructural radical y acelerada, obligando a los átomos de carbono a reconfigurarse y comenzar a formar las estructuras geométricas características, que incluyen tanto configuraciones hexagonales como las cruciales configuraciones pentagonales.

El hallazgo más significativo y quizás inesperado de esta modelización de laboratorio reside en la función de las estructuras pentagonales. Los datos sugieren firmemente que las moléculas que logran incorporar anillos de cinco lados (pentágonos) podrían ser, precisamente, el eslabón químico que faltaba para conectar la estructura plana de los HAP con la estabilidad y la forma cerrada de los fullerenos. Estos resultados tienen implicaciones trascendentales para el campo de la astrofísica, pues ofrecen un mecanismo de generación de fullerenos en el espacio cósmico que no solo es altamente probable, sino que también podría ser el proceso predominante. Además, los fullerenos que se originan a través de esta vía química específica son susceptibles de ser detectados y analizados con gran precisión utilizando la tecnología actual, destacando el papel del Telescopio Espacial James Webb en futuras observaciones.

La capacidad de identificar y comprender la génesis de estas complejas moléculas orgánicas permite a la comunidad científica internacional obtener una visión mucho más profunda de los procesos químicos fundamentales que rigen la formación de las estrellas y de sistemas planetarios completos. Este estudio representa un cambio conceptual importante, ya que desvía la atención de los procesos de muy alta energía que se habían postulado anteriormente, como las explosiones cataclísmicas de supernovas, hacia un mecanismo más gradual y sostenido, impulsado por la interacción constante con la radiación cósmica. En consecuencia, la comprensión detallada de esta ruta sintética no solo esclarece la ubicuidad del C60 en el cosmos, sino que también expande significativamente nuestro marco de referencia sobre cómo, a partir de elementos relativamente simples, surgen los precursores químicos esenciales para el eventual surgimiento de la vida en el Universo.