De vez en cuando, el Cinturón de Kuiper y la Nube de Oort arrojan bolas de nieve galácticas compuestas de hielo, polvo y rocas en nuestro camino: restos de 4.600 millones de años de la formación del sistema solar.
Estas bolas de nieve, o como las conocemos, los cometas, atraviesan una colorida metamorfosis a medida que cruzan el cielo, y las cabezas de muchos cometas se vuelven de un color verde radiante que se vuelve más brillante a medida que se acercan al Sol.
Pero, extrañamente, este tono verde desaparece antes de llegar a una o dos colas detrás del cometa.
Los astrónomos, científicos y químicos han estado desconcertados por este misterio durante casi un siglo. En la década de 1930, el físico Gerhard Herzberg teorizó que el fenómeno se debía a que la luz solar destruía el carbono diatómico también conocido como dicarbono o C. 2 , una sustancia química creada a partir de la interacción entre la luz solar y la materia orgánica en la cabeza del cometa, pero como el dicarbono no es estable, esta teoría ha sido difícil de probar.
Un nuevo estudio dirigido por UNSW Sydney, publicado hoy en Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS , finalmente ha encontrado una manera de probar esta reacción química en un laboratorio y, al hacerlo, ha demostrado que esta teoría de 90 años es correcta.
"Hemos probado el mecanismo por el cual el dicarbono es descompuesto por la luz solar", dice Timothy Schmidt, profesor de química en UNSW Science y autor principal del estudio.
"Esto explica por qué la coma verde, la capa borrosa de gas y polvo que rodea el núcleo, se encoge a medida que un cometa se acerca al Sol, y también por qué la cola del cometa no es verde".
El jugador clave en el centro del misterio, el dicarbono, es altamente reactivo y responsable de dar a muchos cometas su color verde. Está formado por dos átomos de carbono pegados entre sí y solo se puede encontrar en entornos extremadamente energéticos o con poco oxígeno comoestrellas, cometas y el medio interestelar.
El dicarbono no existe en los cometas hasta que se acercan al Sol. A medida que el Sol comienza a calentar el cometa, la materia orgánica que vive en el núcleo helado se evapora y pasa al coma. La luz solar luego rompe estas moléculas orgánicas más grandes, creando dicarbon.
El equipo liderado por la UNSW ahora ha demostrado eso a medida que el cometa se acerca aún más cerca para el Sol, la radiación ultravioleta extrema rompe las moléculas de dicarbono que creó recientemente en un proceso llamado 'fotodisociación'. Este proceso destruye el dicarbono antes de que pueda alejarse del núcleo, lo que hace que la coma verde se vuelva más brillante y se contraiga.- y asegurándose de que el tinte verde nunca llegue a la cola.
Esta es la primera vez que se estudia esta interacción química aquí en la Tierra.
"Me parece increíble que alguien en la década de 1930 pensara que esto probablemente era lo que estaba sucediendo, hasta el nivel de detalle del mecanismo de cómo estaba sucediendo, y luego, 90 años después, lo descubrimos. es lo que está sucediendo ", dice la Sra. Jasmin Borsovszky, autora principal del estudio y exalumna con honores de ciencias de la UNSW.
"Herzberg fue un físico increíble y ganó el Premio Nobel de Química en la década de 1970. Es muy emocionante poder demostrar una de las cosas que teorizó".
El profesor Schmidt, que ha estado estudiando el dicarbono durante 15 años, dice que los hallazgos nos ayudan a comprender mejor tanto el dicarbono como los cometas.
"El dicarbono proviene de la ruptura de moléculas orgánicas más grandes congeladas en el núcleo del cometa, el tipo de moléculas que son los ingredientes de la vida", dice.
"Al comprender su vida útil y destrucción, podemos comprender mejor la cantidad de material orgánico que se está evaporando de los cometas. Descubrimientos como estos podrían algún día ayudarnos a resolver otros misterios espaciales".
Un espectáculo de láser como ningún otro
Para resolver este acertijo, el equipo necesitaba recrear el mismo proceso químico galáctico en un entorno controlado en la Tierra.
Lo lograron con la ayuda de una cámara de vacío, muchos láseres y una poderosa reacción cósmica.
"Primero tuvimos que fabricar esta molécula que es demasiado reactiva para almacenarla en una botella", dice el profesor Schmidt. "No es algo que podamos comprar en las tiendas.
"Hicimos esto tomando una molécula más grande, conocida como percloroetileno o C 2 Cl 4 y disparando sus átomos de cloro Cl con un láser UV de alta potencia ".
Las moléculas de dicarbonato recién creadas se enviaron viajando a través de un haz de gas en una cámara de vacío, que tenía alrededor de dos metros de largo.
Luego, el equipo apuntó otros dos láseres ultravioleta hacia el dicarbono: uno para inundarlo con radiación, el otro para hacer que sus átomos fueran detectables. El impacto de la radiación desgarró el dicarbono, enviando sus átomos de carbono a volar hacia un detector de velocidad.
Al analizar la velocidad de estos átomos que se mueven rápidamente, el equipo pudo medir la fuerza del enlace de carbono en aproximadamente uno en 20,000, que es como medir 200 metros al centímetro más cercano.
La Sra. Borsovszky dice que debido a la complejidad del experimento, pasaron nueve meses antes de que pudieran hacer su primera observación.
"Estábamos a punto de darnos por vencidos", dice ella. "Nos tomó tanto tiempo asegurarnos de que todo estuviera alineado con precisión en el espacio y el tiempo.
"Los tres láseres eran todos invisibles, por lo que hubo muchos apuñalamientos en la oscuridad, literalmente".
El profesor Schmidt dice que esta es la primera vez que alguien ha observado esta reacción química.
"Es extremadamente satisfactorio haber resuelto un acertijo que se remonta a la década de 1930".
Resolviendo misterios espaciales
Hay alrededor de 3700 cometas conocidos en el sistema solar, aunque se sospecha que podría haber miles de millones más. En promedio, el núcleo de un cometa tiene la friolera de 10 kilómetros de ancho, pero su coma suele ser 1000 veces más grande.
Los cometas brillantes pueden ofrecer espectáculos espectaculares para aquellos que tienen la suerte de verlos. Pero en el pasado, los cometas podrían haber hecho más que eso por la Tierra; de hecho, una de las teorías sobre el origen de la vida es que los cometaslos pilares de la vida justo en la puerta de nuestra casa.
"Esta interesante investigación nos muestra cuán complejos son los procesos en el espacio interestelar", dice el profesor Martin van Kranendonk, un astrobiólogo y geólogo de la UNSW que no participó en el estudio.
"La Tierra primitiva habría experimentado una mezcla de diferentes moléculas portadoras de carbono que se entregaron a su superficie, lo que permitiría que ocurrieran reacciones aún más complejas en el período previo a la vida".
Ahora que el caso de la cola verde que falta en los cometas está resuelto, el profesor Schmidt, que se especializa en química espacial, quiere continuar resolviendo otros misterios espaciales.
A continuación, espera investigar bandas interestelares difusas: patrones de líneas oscuras entre estrellas que no coinciden con ningún átomo o molécula que conozcamos.
"Las bandas interestelares difusas son un gran misterio sin resolver", dice. "No sabemos por qué a la luz que llega a la Tierra a menudo se le quitan los mordiscos.
"Este es solo un misterio más en un enorme inventario de cosas extrañas en el espacio que aún no hemos descubierto".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva Gales del Sur . Original escrito por Sherry Landow. Nota: el contenido puede editarse por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :