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Un Cosmos rico en compuestos carbonosos
Alberto González Fairén

Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPAs) son un tipo de compuestos carbonosos que juegan un papel relativamente importante en la química de la vida sobre la Tierra. Es de hace tiempo conocido que estos compuestos orgánicos son asimismo extraordinariamente abundantes en el Universo. Recientes investigaciones han puesto de manifiesto que los HPAs que siembran todos los rincones de nuestra Galaxia contienen nitrógeno, un elemento esencial en las moléculas orgánicas. Además, los HPAs eran ya muy abundantes cuando el Universo tenía apenas un cuarto de su edad actual.

os Hidrocarburos Policíclicos Aromáticos, o HPAs, son moléculas hexagonales y planas, compuestas por carbono e hidrógeno (Figura 1). Constituyen uno de los compuestos poliatómicos más voluminosos y más abundantes entre las estrellas, identificados por la banda de emisión interestelar a 6,2

. Son extremadamente estables, y pueden permanecer inalterados durante largos periodos de tiempo en el espacio interestelar.

La existencia de HPAs en el Cosmos fue descubierta por un equipo del centro de investigación Ames, de la NASA, liderado por Louis Allamandola, hace algunos años. Mediante la combinación de simulaciones informáticas y experimentos de laboratorio, determinaron la ubicuidad galáctica de HPAs de cadena larga (más de 30 átomos de carbono). La presencia de HPAs fue reconocida como un descubrimiento importante por los astrónomos, pero no así por los biólogos, ya que los HPAs tienen una importancia relativa en la constitución de las moléculas orgánicas. Sin embargo, el equipo de Allamandola detectó en 2005 la huella infrarroja de un tipo especial de HPAs, mediante el telescopio espacial Spitzer. Este tipo de HPAs contienen nitrógeno en sus estructuras, lo que cambia la perspectiva sobre su importancia biológica. La mayoría de las moléculas orgánicas que forman la química de la vida sobre la Tierra contienen nitrógeno; tal es el caso del ADN o el ARN. Y moléculas tan importantes como la clorofila son esencialmente heterociclos nitrogenados de HPAs, denominados HNPAs, en los que al menos un átomo de carbono ha sido reemplazado por uno de nitrógeno en el esqueleto hexagonal de un HPA. En realidad, el descubrimiento constituye el primer hallazgo de compuestos biogénicos complejos e importantes desde un punto de vista prebiótico en el espacio interestelar. Además, ofrece una explicación coherente sobre la distribución en el Universo de una parte relevante del nitrógeno, el cuarto elemento más abundante en el Cosmos después del hidrógeno, el oxígeno y el carbono.

Figura 1: Estructura de un hidrocarburo policíclico aromático. En color azul, se representan los átomos de carbono que constituyen el esqueleto hexagonal de todas las moléculas aromáticas. En amarillo, los átomos de hidrógeno. En rojo, un átomo de nitrógeno sustituye a otro de carbono. (NASA).

También el año pasado, investigadores del CalTech, en California, detectaron la presencia de HPAs y granos de silicatos en galaxias muy lejanas, de tal modo que su presencia está confirmada cuando el Universo tenía tan sólo 3.000 o 4.000 millones de años. A la inversa, ha sido la primera vez que se ha podido medir con precisión una distancia superior a los 10.000 millones de años luz, utilizando la huella espectral de los HPAs. La presencia de silicatos y HPAs en galaxias tan antiguas confirma que, a los pocos miles de millones de años de su formación, varias generaciones de estrellas se habían sucedido. Por lo tanto, la formación de los planetas y la síntesis biológica (o, al menos, la química prebiótica) pudieron tener una oportunidad muy poco tiempo después del origen del Universo. La investigación la dirigió Lin Yan, utilizando también el telescopio espacial Spitzer, que tiene una sensibilidad 100 veces mayor que la de los observatorios empleados anteriormente (el Satélite Astronómico de Infrarrojos y el Observatorio Espacial de Infrarrojos). El equipo de Yan determinó que los HPAs eran muy abundantes en las zonas de formación estelar activa (Figura 2) al principio de la historia del Universo.

Figura 2: Zona de formación estelar, en una imagen del telescopio espacial Spitzer. (NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian).

La distribución de HPAs y HNPAs en la Vía Láctea y en otras galaxias relativamente lejanas muestra una sobreabundancia de estos compuestos en torno a estrellas que se encuentran en las últimas fases de su existencia. Probablemente son eyectados por el viento estelar en los últimos momentos de la vida de las estrellas, y parecen los responsables de una misteriosa emisión infrarroja que los astrónomos no habían podido identificar, y que baña las galaxias (Figura 3). Después, se incorporan a las nubes de polvo interestelar que darán origen a nuevas estrellas y, quizá, planetas. Los planetas en formación sufren los impactos de meteoritos y cometas que pueden contener moléculas orgánicas intactas. De hecho, en los meteoritos y en las partículas de polvo interestelar que aún hoy siguen cayendo sobre la Tierra (más de cien toneladas al año), hay una cantidad importante de material carbonoso, parte de él en forma de HPAs y HNPAs. Tal vez haya sido éste el camino inicial de la vida sobre la Tierra.

Figura 3: Imagen infrarroja obtenida por el telescopio espacial Spitzer de la galaxia M-31, a 12 años luz de la Tierra. La radiación infrarroja de los HNPAs se muestra en color rojo. (NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian).

San Francisco (California), EEUU, 12 de Diciembre de 2006.

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