Molècules orgàniques complexes en un jove sistema estel·lar

Artist impression of the protoplanetary disc surrounding the you

La troballa continuada de planetes al voltant d’estels llunyans ha situat la Terra en el lloc que li pertoca en l’evolució estel·lar. El nostre planeta no seria més que un d’entre tants en l’oceà còsmic. Però, aquests dies, el descobriment, per primera vegada, de molècules orgàniques complexes al voltant d’un estel acabat de nàixer és un pas més per reafirmar-nos en la idea que l’existència de la vida en el nostre planeta pot ser conseqüència directa de l’evolució estel·lar. En definitiva, que, nosaltres, finalment. som pols d’estels, fills de les estrelles.

Aquestes molècules complexes, components essencials per a la construcció de la vida, s’han trobat en el disc protoplanetari que gira al voltant d’un estel jove. D’aquest disc de residus sobrants de la formació de l’estel central potser ja s’estan formant els futurs planetes del sistema estel·lar tal com passà al nostre sistema solar fa un 4500 milions d’anys.

El conjunt de radiotelescopis ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) situat al nord de Xile ha fet possible aquest descobriment en poder captar les dèbils ones de ràdio que emeten les molècules complexes estudiades. Aquest fet confirma que les condicions que van donar lloc al naixement de la Terra i el Sol no són úniques en l’univers. Els resultats es publiquen en el número d’avui de la revista Nature.

ALMA va estudiar l’estel jove MWC 480, un estel amb només un milió d’anys d’existència. En comparació, el Sol té uns 5.000 milions d’anys. El disc protoplanetari que envolta aquest estel conté grans quantitats d’acetonitril també anomenat cianur de metil (CH3CN), una molècula complexa basada en el carboni. Però les quantitats trobades no són poques ja que es calcula que hi ha suficient cianur de metil al voltant de MWC 480 com per a omplir tots els oceans de la Terra.

Tant aquesta molècula com el seu parent més simple, el molt tòxic àcid cianhídric (HCN), van ser trobats en els fredes vores del disc de residus acabat de formar al voltant de l’estel. La regió on s’hi situarien aquestes molècules complexes seria l’anàloga a la del cinturó de Kuiper — la zona de Plutó, el regne dels planetesimals gelats i dels cometes en el nostre Sistema Solar, més enllà de Neptú.

I és que el cinturó de Kuiper conté una gran quantitat de cometes que encara conserven, des del temps en què es van formar els planetes, la informació original de la química primerenca del Sistema Solar. Es creu que els cometes i els asteroides del Sistema Solar exterior van enriquir al jove planeta Terra amb aigua i molècules orgàniques, ajudant a preparar l’etapa en la qual es desenvoluparia la vida primigènia. Per aquesta raó és tan important estudiar de prop els cometes i els seus gels per esbrinar l’origen dels oceans de la Terra i la seua contribució a l’origen de la vida.

Els estudis de cometes i asteroides mostren que la nebulosa solar que va generar al Sol i els planetes era rica en aigua i compostos orgànics complexos“, assenyala Karin Öberg, astrònoma del Centre Harvard-Smithsonian d’Astrofísica de Cambridge, Massachusetts (EUA) i autora principal del nou article.

Ara tenim encara més evidències que aquesta mateixa química existeix en altres parts de l’univers, en les regions que podrien formar sistemes estel·lars no gaire diferents al nostre“. Öberg assenyala que açò resulta especialment interessant, atès que les molècules que es troben en MWC 480 també es troben en concentracions similars en els cometes estudiats de ben a prop en el nostre Sistema Solar.

L’estel MWC 480, que té aproximadament dues vegades la massa del Sol, està a uns 455 anys llum, en la regió de formació estel·lar de Taure. El seu disc circumdant està en les primeres etapes de desenvolupament — és a dir, fa poc que ha començat a condensar-se a partir d’una freda i fosca nebulosa de gas i pols.

Amb ALMA i amb altres telescopis s’han arribat també a detectar signes evident de formació de planetes en el disc encara que caldrà fer observacions de major resolució per confirmar-ho.

Des de fa temps, els astrònoms saben que els foscos i freds núvols interestel·lars, on es formen els estels, són eficients fàbriques de molècules orgàniques complexes, incloent-hi un grup de molècules conegudes com a cianurs. Els cianurs i, en concret, el cianur de metil, són importants perquè contenen enllaços carboni–nitrogen: aquests enllaços són essencials per a la formació dels aminoàcids, són la base per a la creació de les proteïnes i constitueixen els components essencials per a la construcció de la vida.

No obstant açò, fins ara no estava molt clar si aquestes mateixes molècules orgàniques complexes es formen i sobreviuen de forma habitual en l’ambient energètic d’un sistema solar recentment creat, on els xocs i la radiació poden trencar fàcilment els enllaços químics.

Gràcies a la notable capacitat d’ALMA, els astrònoms han pogut comprovar, en les últimes observacions, que aquestes molècules no solament sobreviuen, sinó que prosperen.

I el més important: les molècules detectades per ALMA són molt més abundants que les trobades en els núvols interestel·lars. Açò revela als astrònoms que els discos protoplanetaris són molt eficients en la formació de molècules orgàniques complexes i que són capaces de formar-les en escales de temps relativament curtes.

Atès que aquest sistema continua evolucionant, els astrònoms especulen que és probable que les molècules orgàniques, protegides i fora de perill a l’interior de cometes i d’altres cossos gelats, siguen transportats a entorns més enriquidors per a la vida, com ara planetes situats en la zona d’habitabilitat del sistema estel·lar.

Gràcies a l’estudi d’exoplanetes, sabem que el Sistema Solar no és l’únic que té planetes o l’únic que compta amb abundància d’aigua“, conclou Öberg. “Ara sabem que tampoc som únics quant a la nostra química orgànica. Una vegada més, hem après que no som especials. Des del punt de vista de la vida en l’univers, és una bona notícia”.

Nota de premsa original: Descubiertas moléculas orgánicas complejas en un joven sistema estelar.

Imatge: Il·lustració del disc protoplanetari que envolta al jove estel MWC 48. Crèdit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF).

2011, els elements

Taula periodica elements

L’Any Internacional de la Química-AIQ, el 2011, arriba a la fi, l’acomiadem parlant de la taula periòdica, TP, dels elements químics.Es coneixen poc més de cent elements diferents; el més lleuger, el primer de l’ordenació que deixà el genial i tossut Mendeléiev (1869), és l’hidrogen. El més abundat, amb diferència, en l’univers. L’últim lloc de la TP, però, és un privilegi provisional, no està tancada. Aquests últims són elements fabricats al laboratori, d’existència fugaç.

La TP conté molta informació, de química; també, però, d’ideològica. Només han d’evocar noms d’elements com ruteni, franci, germani, poloni, californi, hafni o encara més rodons europi i americi, tots descoberts del segle XIX a meitat del XX: nacionalisme emergent. També hi ha una tongada de noms que honoren científics, més patriotisme?: mendelevi, no podia faltar, einsteni, rutherfordi, bohri o el curi, que reconeix el treball del matrimoni Curie. Així mateix, hi trobem un nom que parla del sexisme en la ciència. Lisa Meitner, destacada científica de la primera meitat del segle passat, donà l’explicació de la fissió nuclear; els mèrits, en forma de premi Nobel de química, només se’ls reconegueren a un col·lega, home. Fa catorze anys, a manera de penitència, l’associació de química, IUPAC, que promou l’AIQ, acordà batejar meitneri a un element. També trobem algun altre que no acaba d’assentar el nom: Com s’ha de dir wolframi o tungsté? Fa poc, la IUPAC aprovà el segon. Aquest metall està en el paquet dels elements estratègics. Està lligat a la nostra història: ajunten vostés Galícia, Guerra Civil, Hitler, Franco i el nom del metall i emergirà un pacte de guerra.

Anem a l’aula. Potser recorden que en alguna ocasió se’ns digué que els elements del final de la TP eren poc importants i, per tant, no valia la pena ni d’aprendre’n el nom. Si això ha sigut cert en algun moment, que no eren importants, ara no ho és. Mirem-ho amb algun exemple: el tàntal, quasi tots els dispositius d’electrònica digital el contenen, s’extreu d’un mineral de nom més familiar, el coltan; el neodimi, contribueix a crear els imants permanents usuals més forts, els pot trobar en els auriculars lleugers d’alta fidelitat, que tant abunden ara; l’europi, les bombetes de baix consum, l’ús de les quals s’està estenent, també contenen europi en la mescla per tal de crear una llum que s’assemble a la solar el més possible, també els bitllets d’euros, per a dificultar la falsificació; l’holmi, qui pararia l’atenció en una terra tan rara? Doncs, sapiguem que si ens hem fet una ressonància magnètica l’aparell corresponent l’utilitza; i, si aquí li han injectat un agent de contrast, molt probablement han fet servir gadolini, un altre rar. Elements de noms poc usuals, que tenim molt a prop.

Estem en mans dels elements químics: no només per fora, sinó per dins. El nostre reconeixement a l’oxigen que filtren els pulmons, al potassi i el sodi implicats en la comunicació nerviosa, al calci que ens permet mantenir-nos drets, i, a falta d’aquest, al titani; reconeixement al lleuger liti que commou l’estat d’ànim, i seguiríem amb el carboni, el seleni… tots importants per a tenir una salut de ferro.
Som un conjunt ordenat d’elements químics, cap dels nostres constituents bàsics cau fora de la taula periòdica. La meravella està en l’assemblatge i encara més en arribar a entendre’l, tot i que siga a mitges. Però la química va amb nosaltres i contribuirà a clarificar (-se). Els elements se sintetitzen en el cor extrem de les estrelles; els prenem prestats i, al final del nostre recorregut, els tornem tots: sostenibilitat.

No ens allarguem, que el temps és or per al lector; estan per tot arreu, els elements químics, cal anar amb peus de plom.

Què no es mereix el Baix Vinalopó un Museu de la Indústria amb una secció potent dedicada a la química? La química fa somiar.


Vicent F. Soler Selva, Institut d’Estudis Comarcals del Baix Vinalopó.Publicat al Diari Información d’Alacant. 2011, els elements, 6 de desembre 2011.

Imatge. Taula periòdica dels elements. Per veure-la més gran, punxeu sobre ella. Wikimedia Commons.

Tot és Química

Llegir sense fronteres

El Sol davallava ràpidament sobre la Fira València. Mentrestant els alumnes de 4t d’ESO amb el seu professor Vicent Soler, de l’Institut Sixto Marco d’Elx, aprofitaven aquests darrers moments del dia per mirar la cromosfera solar amb un telescopi de l’Aula d’Astronomia.Era encara pràcticament de dia però la Lluna, en quart creixent, es trobava ben alta, cap al Sud, i el telescopi ens la mostrà ben bonica i amb suficient contrast per veure les seues zones muntanyoses, les zones altes, i les immenses planícies lunars, els mals anomenats mars. És en aquest moment quan el nostre satèl·lit presenta les muntanyes més destacades ja que és quan es formen les ombres més llargues.

Júpiter fou trobat en un cel encara blau. El trobar-lo fou un repte visual i les seues bandes de núvols i els satèl·lits agradaren força als estudiants.

Però que feien estudiants del Baix Vinalopó en instal·lacions de la Universitat de València? Realment la visita astronòmica fou un afegit, un plus a la que s’anava a fer a les 19 hores al Club Diario Levante en el que seria el primer acte formal de la Universitat per commemorar l’Any Internacional de la Química.

Allí, uns dels estudiants elxans anava a rebre un dels dos guardons del II Premi Llegir sense Fronteres. La Càtedra de Divulgació de la Ciència de la Universitat de València (CDCUV), de mans d’uns dels seus membres, Fernando Sapiña, explicà la necessitat d’aquest premi per estimular l’hàbit de lectura, investigació i creativitat dels estudiants d’ensenyament secundari i batxillerat. Cada estudiant que ha participat ha hagut d’escollir un dels llibres de la col·lecció de divulgació científica Sense Fronteres i fer-ne un resum crític.

En aquesta segona edició del Premi Llegir sense Fronteres s’ha reconegut a Marta Salesa Tarancón, estudiant de 1r de Batxillerat en l’IES Almussafes, pel seu treball sobre el llibre Neurotafaneries d’Adolf Tobeña. El premi per a secundària ha estat atorgat a José Antonio Ferrández, que cursa 4t en l’IES Sixto Marco, d’Elx, per la seua crítica sobre l’obra El cervell polièdric de Xavier Duran. Allí els acompanyaren companys i professors, així com també familiars.

Fernado Sapiña va fer una introducció avisant de la remuntada de les explicacions alternatives al món natural. Comentà el nou programa científic de la televisió basca Escépticos on un grup d’estudiants de geologia no es creuen l’arribada del ser humà a la Lluna. «Vivim en un món altament desenvolupat des del punt de vista intel·lectual, científic i tecnològic» i alertà que «els discursos contra el coneixement estan de moda». Mentre que «el mètode científic parteix de la hipòtesi nula: l’afirmació que es va a investigar no és vertadera fins que es demostre el contrari; moltes afirmacions del contraconeixement están basades en l’hipòtesi negativa: si la ciència no pot explicar X, llavors l’explicació d’X ha de ser necessàriament certa, encara que siga sobrenatural».

Enguany és l’Any Internacional de la Química i l’acte al Club Diario Levante tingué també una conferència-espectacle: La Màgia de la Química. El catedràtic de Química Inorgànica, Miquel Julve, i la seua col·laboradora la química Anabel Terraes ens mostraren, mitjançant 14 experiments, que tot el que ens envolta és química, i en un equilibri perfecte que fa que es puga mantindre la vida en la Terra.

Els experiments de convertir el conyac en aigua (quina pena!), aigua en vi (molt millor!), la construcció d’un jardí químic, amb reaccions lentes que semblaven realment plantes i fins i tot l’intent de cremar un bitllet de 20 euros meu vàren agradar molt als adolescents d’Elx que marxaren cap a les ribes del Vinalopó amb ganes de tornar alguna vegada més per València.

«Todo es química y lograr un mundo sostenible es el mayor reto de futuro». Levante-EMV, 14 gener 2011.Foto: De dreta a esquerre, Maria Josep Picó (CDCUV), Fernando Sapiña (CDCUV), José Antonio Ferrández, Marta Salesa Tarancón i Soledad Rubio (CDCUV). Enric Marco.