Ahli Astrokimia Memecahkan Misteri Pembentukan Fullerene di Ruang Angkasa Melalui Simulasi Laboratorium

Sebuah tim peneliti global, yang di dalamnya termasuk para pakar dari Universitas Colorado di Boulder, telah merampungkan serangkaian eksperimen laboratorium yang inovatif. Eksperimen ini dirancang khusus untuk meniru reaksi kimia yang terjadi di kedalaman kosmos. Hasil dari studi penting ini, yang dipublikasikan dalam Journal of the American Chemical Society, menyajikan penjelasan yang sangat meyakinkan mengenai mekanisme pembentukan fullerene. Fullerene, seperti buckminsterfullerene (C60), merupakan molekul karbon berbentuk bola yang tersebar luas di lingkungan antarbintang. Hipotesis utama yang diajukan adalah bahwa radiasi kosmik berfungsi sebagai katalis, yang mengubah Hidrokarbon Aromatik Polisiklik (PAH) menjadi molekul karbon sferis tersebut.

Transformasi kimia ini dianggap sebagai tahapan yang sangat krusial dalam evolusi kimia alam semesta. Proses ini memfasilitasi kemunculan senyawa organik yang lebih rumit, yang mana senyawa-senyawa tersebut merupakan prasyarat penting bagi pembentukan bintang dan sistem keplanetan di masa depan. Guna mereplikasi kondisi ekstrem di ruang angkasa, para peneliti melakukan pengeboman terhadap dua molekul PAH berukuran kecil—yaitu antrasena dan fenantrena—menggunakan berkas elektron berenergi tinggi. Simulasi ini secara efektif meniru dampak radiasi kosmik yang intens.

Proses bombardir elektron ini memicu pelepasan atom hidrogen dan menyebabkan penataan ulang struktural yang radikal pada molekul PAH. Selama penataan ulang ini, atom-atom karbon mulai menyusun diri, membentuk konfigurasi heksagonal (segi enam) dan pentagonal (segi lima). Penemuan yang tidak terduga dari pemodelan laboratorium ini mengindikasikan bahwa molekul yang mengandung struktur segi lima mungkin adalah mata rantai yang hilang. Mata rantai ini menyediakan jalur transisi yang efisien dari PAH yang datar menuju fullerene yang stabil dan tertutup.

Temuan-temuan ini memiliki implikasi yang sangat besar bagi bidang astrofisika. Mereka menawarkan mekanisme yang sangat mungkin dan mungkin umum terjadi untuk pembentukan fullerene di ruang angkasa. Fullerene yang terbentuk melalui jalur ini dapat dideteksi dan dikonfirmasi menggunakan instrumen canggih masa kini, termasuk Teleskop Luar Angkasa James Webb. Kemampuan untuk mengidentifikasi molekul-molekul kompleks ini memungkinkan komunitas ilmiah untuk memperoleh pemahaman yang lebih mendalam mengenai proses kimia fundamental yang mendasari pembentukan bintang dan seluruh sistem planet.

Penelitian ini secara signifikan menggeser fokus dari proses-proses berenergi tinggi yang sebelumnya diasumsikan, seperti ledakan supernova, menuju proses yang lebih bertahap di bawah pengaruh radiasi kosmik. Dengan demikian, pemahaman mendalam tentang jalur kimia ini tidak hanya menjelaskan mengapa C60 begitu melimpah di kosmos, tetapi juga memperluas wawasan kita tentang bagaimana prasyarat bagi munculnya kehidupan dapat timbul dari elemen-elemen yang relatif sederhana. Singkatnya, studi ini memberikan peta jalan yang jelas mengenai bagaimana materi organik kompleks terbentuk di alam semesta, menunjukkan bahwa proses kimia kosmik mungkin lebih halus dan bertahap daripada yang diperkirakan sebelumnya.