Un equipo internacional de científicos ha utilizado simulaciones por computadora basadas en observaciones para descubrir cómo se forman macromoléculas orgánicas en discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes.
Los resultados del estudio, publicado en la revista Nature Astronomy, podrían ser fundamentales para comprender la evolución de la habitabilidad de los exoplanetas alrededor de diferentes tipos de estrellas.
Las macromoléculas orgánicas se consideran los componentes básicos de la vida porque desempeñan un papel clave en la creación de composiciones de carbono y nitrógeno favorables a la vida en la Tierra. Anteriormente, los científicos planetarios suponían que estas macromoléculas procedían de las condritas, a partir de las cuales se formó la Tierra hace aproximadamente 4.600 millones de años. Sin embargo, la cuestión de cómo se formaron las macromoléculas presentes en estas acumulaciones de guijarros permaneció abierta.
Los investigadores dirigidos por Niels Ligterink ofrecen una explicación para este fenómeno. En su modelo combinaron dos fenómenos ya conocidos: la acumulación de polvo y hielo en el disco protoplanetario y la formación de moléculas complejas bajo la influencia de una fuerte radiación, como la luz de las estrellas.
El primer fenómeno es que en el disco de polvo que orbita alrededor de la joven estrella hay regiones donde se acumula polvo y hielo. En una trampa de polvo o hielo de este tipo, el polvo no permanece estacionario, sino que se mueve hacia arriba y hacia abajo, lo que da lugar a importantes mecanismos para la formación de los llamados planetesimales, precursores y componentes básicos de los planetas.
El segundo fenómeno está asociado con una fuerte irradiación, como la luz de las estrellas, de mezclas de hielo simples. Los estudios de laboratorio han demostrado que mediante irradiación se pueden formar moléculas muy complejas, de cientos de átomos de tamaño. Estas moléculas contienen principalmente átomos de carbono y pueden compararse con las macromoléculas que se encuentran en las condritas.
El modelo del equipo de investigación demostró que, en las condiciones adecuadas, la formación de macromoléculas es posible en tan sólo unas pocas décadas. “Ciertamente esperábamos este resultado, pero fue una agradable sorpresa que fuera tan obvio”, afirma el investigador principal Niels Ligterink, que trabajó en el Departamento de Ciencias Espaciales y Planetarias de la Universidad de Berna hasta finales de junio de 2024. y ahora es profesor asistente en la Universidad Técnica de Delft.
“Es realmente fantástico que ahora podamos utilizar un modelo basado en la observación para explicar cómo se pueden formar moléculas grandes”, añadió la coautora Nienke van der Marel, de la Universidad de Leiden (Países Bajos). Hace once años, ella y sus colegas fueron los primeros en demostrar de manera convincente la existencia de trampas de polvo.
En el futuro, los investigadores planean estudiar cómo los diferentes tipos de trampas de polvo responden de manera diferente a la radiación y a los flujos de polvo en movimiento. “Esto ayudará a aprender más sobre la probabilidad de que haya vida alrededor de diferentes tipos de exoplanetas y estrellas”, explica Ligterink.
La nueva investigación es una combinación única de astroquímica, observaciones del radiotelescopio ALMA, trabajo de laboratorio, evolución del polvo y el estudio de meteoritos en nuestro sistema solar. Los resultados del trabajo pueden ser importantes para comprender el origen de la vida en el Universo.
“La materia macromolecular como tal es responsable de la composición de carbono y nitrógeno de la Tierra y proporciona las condiciones para la vida”, explica Ligterink. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro en qué lugar del espacio se forma esta materia macromolecular. Los investigadores ahora tienen una explicación que podría ayudar a comprender la formación de planetas y sistemas estelares habitables.