Os cientistas aplaudem a primeira detecção de uma molécula “mão” (óxido de propileno) no espaço interestelar. Foi detectada, principalmente, com o telescópio Green Bank da NSF, perto do centro de nossa galáxia em Sagitário (SGR) B2, uma enorme região de formação estelar. O óxido de propileno é um de uma classe de moléculas assim chamada “quirais” – moléculas que têm uma composição química idêntica, mas com versões destras e canhotas. As moléculas quirais são essenciais para a vida e sua descoberta no espaço profundo pode ajudar os cientistas a entenderem por que a vida na Terra depende de uma certa destreza manual para executar funções biológicas fundamentais. Sgr A* nesta imagem indica o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia. Os recursos em brancos na imagem composta são as fontes de rádio brilhantes no centro da nossa galáxia como vistas com o VLA. A imagem de fundo é do Sloan Digital Sky Survey. Créditos: Laboratório de Pesquisa Naval, Sloan Digital Sky Survey
Como um par de mãos humanas, certas moléculas orgânicas têm versões espelhadas de si mesmas, uma propriedade química conhecida como quiralidade. Essas chamadas moléculas de “entrega” são essenciais para a biologia e curiosamente foram encontradas em meteoritos na Terra e cometas no nosso Sistema Solar. Nenhuma, no entanto, foi detectada nas vastas extensões do espaço interestelar, até agora.
Uma equipe de cientistas usando radiotelescópios extremamente sensíveis descobriu a primeira molécula quiral orgânica complexa no espaço interestelar. A molécula, óxido de propileno (CH 3 CHOCH 2 ), foi encontrada perto do centro de nossa galáxia em uma enorme nuvem de formação de estrelas de poeira e gás conhecida como Sagittarius B2 (Sgr B2).
A pesquisa foi realizada principalmente com o telescópio da Fundação Nacional de Ciência Green Bank (GBT) em West Virginia, como parte da Pesquisa Molecular Prebiótica Interstellar. Observações de apoio adicionais foram feitas com o radiotelescópio Parkes, na Austrália.
“Esta é a primeira molécula detectada no espaço interestelar que tem a propriedade de quiralidade, tornando-se um salto pioneiro em frente na nossa compreensão de como moléculas prebióticas são feitas no Universo e os efeitos que isso pode ter sobre as origens da vida”, disse Brett McGuire, um químico pós-doutorado na Radio Astronomy Observatory Nacional (NRAO) em Charlottesville, Virgínia.
“O óxido de propileno está entre as moléculas mais complexas e intrincadas estruturalmente detectados até agora no espaço“, disse Brandon Carroll, um estudante de graduação de química no Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena. “A detecção desta molécula abre a porta para novas experiências que determinam como e onde a lateralidade molecular surge e por que uma forma pode ser ligeiramente mais abundante do que outra.”
McGuire e Carroll compartilham a primeira autoria em um artigo publicado hoje na revista Science. Eles também estão apresentando seus resultados na reunião da American Astronomical Society, em San Diego, Califórnia.
Formação e detecção de moléculas no espaço
Moléculas complexas orgânicas se formam em nuvens interestelares como Sgr B2 de várias maneiras. A via mais básica é através da química de fase gasosa, no qual as partículas colidem e fundem-se para produzir moléculas cada vez mais complexas. Uma vez que os compostos orgânicos tão grandes como metanol (CH 3 OH) são produzidos, no entanto, este processo torna-se muito menos eficaz.
Para formar moléculas mais complexas, como o óxido de propileno, os astrônomos acreditam que mantos finos de gelo ajudem da ligação de pequenas moléculas em estruturas mais longas e maiores. Estas moléculas podem, em seguida, evaporar-se a partir da superfície dos grãos e reagir no gás circundante da nuvem.
Até à data, mais do que 180 moléculas têm sido detectados no espaço. Cada molécula, uma vez que, naturalmente, cai e vibra no vácuo perto do meio interestelar, emite uma assinatura distinta, uma série de picos de indicadores que aparecem no espectro de rádio. Maiores e mais complexas moléculas têm uma assinatura correspondentemente mais complexa, tornando-os mais difíceis de detectar.
O S (latim para sinistra, à esquerda) e R (latim para reto, à direita) versões do óxido de propileno molécula quiral, que foi descoberto em uma enorme região de formação de estrelas perto do centro da nossa galáxia. Esta é a primeira detecção de uma molécula quiral em espaço interestelar. Crédito: B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)
Para reivindicar uma detecção definitiva, os cientistas devem observar várias linhas espectrais associadas com a mesma molécula. No caso do óxido de propileno, a equipe de pesquisa detectados duas dessas linhas com o GBT. A terceira foi a uma frequência difíceis de observar do Hemisfério Norte devido à interferência de rádio via satélite. Carroll, McGuire, e seus colegas usaram o telescópio Parkes trazer à tona a linha espectral final necessário para verificar seus resultados.
Os dados atuais, no entanto, não fazem distinção entre as versões esquerda e destros da molécula. Em adicional para a mesma composição química, as moléculas quirais têm o mesmo ponto de fusão, a ferver, e os pontos de congelação, e o mesmo espectro. “Esses espectros são como sombras” suas mãos “, disse Carroll. “É impossível dizer se a mão direita ou a mão esquerda está lançando a sombra.” Isto representa um desafio para os investigadores na tentativa de determinar se uma versão de óxido de propileno é mais abundante do que o outro.
Quiralidade no espaço, uma mão amiga para Biologia na Terra
Todos os seres vivos na Terra usam pelo menos um tipo lateralidade dentre muitos tipos de moléculas quirais. Esta característica, chamada homoquiralidade, é fundamental para a vida e tem implicações importantes para muitas estruturas biológicas, incluindo a dupla hélice do DNA. Os cientistas ainda não entendem como a biologia passou a contar com uma destreza manual. A resposta, os pesquisadores especulam, pode ser encontrada na forma com que essas moléculas se formam naturalmente no espaço antes de serem incorporadas em asteroides e cometas e, posteriormente, serem depositados nos jovens planetas.
“Os meteoritos no nosso Sistema Solar contêm moléculas quirais que antecedem a própria Terra, e moléculas quirais têm sido descobertas recentemente em cometas”, observou Carroll. “Esses pequenos corpos podem ser responsáveis pela lateralidade da vida que vemos hoje.”
“Ao descobrir uma molécula quiral no espaço, finalmente temos uma maneira de estudar onde e como essas moléculas formam antes de encontrar seu caminho em meteoritos e cometas, e para compreender o papel que desempenham nas origens da homoquiralidade e da vida”, disse McGuire.
Os investigadores acreditam que pode, eventualmente, ser possível determinar se há um excesso de uma destreza manual de óxido de propileno sobre o outro através da análise de como a luz polarizada interage com as moléculas no espaço.
“A Pesquisa Molecular Interstellar Prebiótica é o culminar de uma campanha de pesquisa de quase uma década com o GBT”, disse Anthony Remijan, um astroquímico do NRAO e chefe da equipe de pesquisa. “É um recurso inestimável e nos ajuda a compreender as origens cósmicas desta e de outras moléculas da mesma forma indescritível.”
O Telescópio Green Bank de 100 metros é o maior telescópio de rádio totalmente dirigível do mundo.
Mais informações: . “Descoberta molécula quiral de óxido de propileno (CH3CHCH2O) no espaço interestelar” B. McGuire & PB Carroll et al, Ciência , junho de 2016. DOI: 10.1126 / science.aae0328