Hai mai bruciato carne o pollo alla griglia finché la pelle non era diventata croccante? Se lo hai, hai fatto alcuni PAH. Carni troppo cotte, legna che brucia e scarichi di automobili rilasciano IPA, molecole complesse composte da carbonio (mostrato qui a 'C') e idrogeno ('H'). Questa figura a forma di palla e bastone rappresenta il benzo[a]pirene, un PAH comunemente prodotto durante la cottura del cibo o la combustione del legno, ha 20 atomi di carbonio e una dozzina di idrogeno. Credito: Dennis Bogdan con aggiunte dell'autore
Le cucine sono il luogo in cui creiamo. Dalla torta di briciole alle pannocchie, succede qui. Se sei come me, a volte hai lasciato un tacchino troppo a lungo nel forno o hai carbonizzato il pollo alla griglia. Quando la carne viene bruciata, tra gli odori che informano il tuo naso della cattiva notizia ci sono molecole piatte costituite da atomi di carbonio disposti a nido d'ape chiamati PAH o idrocarburi policiclici aromatici .Gli IPA costituiscono circa il 10% del carbonio nell'universo e non si trovano solo nella tua cucina ma anche nello spazio esterno, dove sono stati scoperti nel 1998. Anche comete e meteoriti contengono IPA. Dall'illustrazione, puoi vedere che sono costituiti da diversi o molti anelli interconnessi di atomi di carbonio disposti in modi diversi per creare composti diversi. Più anelli, più complessa è la molecola, ma lo schema sottostante è lo stesso per tutti.
Nello spazio sono state trovate molecole organiche semplici e complesse (contenenti carbonio). Il carbonio si forma nei nuclei delle stelle giganti rosse, dove viene trasportato in superficie e distribuito nello spazio. Credito: IAC; immagine originale della Nebulosa Helix (NASA, NOAO, ESA, Hubble Helix Nebula Team, M. Meixner, STScI, & T.A. Rector, NRAO
Tutta la vita sulla Terra è basata sul carbonio. Un rapido sguardo al corpo umano rivela che il 18,5% di esso è costituito solo da quell'elemento. Perché il carbonio è così cruciale? Perché è in grado di legarsi a se stesso e a una miriade di altri atomi in una varietà di modi per creare molte molecole complesse che consentono agli organismi viventi di svolgere molte funzioni. Gli IPA ricchi di carbonio potrebbero anche essere stati coinvolti nell'evoluzione della vita poiché si presentano in molte forme con potenzialmente molte funzioni. Uno di questi potrebbe essere stato a favorire la formazione di RNA (partner del DNA “molecola della vita”).
Nella continua ricerca per scoprire come le semplici molecole di carbonio si evolvono in altre più complesse e quale ruolo potrebbero svolgere questi composti nell'origine della vita, un team internazionale di ricercatori ha concentrato le ricerche della NASA Osservatorio stratosferico per l'astronomia all'infrarosso (SOFIA) e altri osservatori sugli IPA trovati all'interno del colorato nebulosa dell'iride nella costellazione settentrionale Cefeo il re.
Questa foto è una combinazione di tre immagini a colori a infrarossi della Nebulosa Iride (NGC 7023) di SOFIA (rosso e verde) e Spitzer (blu) che mostra diversi tipi di molecole di PAH in diverse parti della nebulosa. Crediti: NASA/DLR/SOFIA/B. Croiset, Osservatorio di Leida, e O. Berné, CNRS; NASA/JPL-Caltech/Spitzer
Bavo Croiset dell'Università di Leiden nei Paesi Bassi e il team hanno stabilito che quando gli IPA nella nebulosa vengono colpiti dalla radiazione ultravioletta della sua stella centrale, si evolvono in molecole più grandi e complesse. Gli scienziati ipotizzano che la crescita di molecole organiche complesse come gli IPA sia uno dei passaggi che portano alla nascita della vita.
La forte luce UV di una stella massiccia appena nata come quella che fa risplendere la Nebulosa Iride tenderebbe a scomporre le grandi molecole organiche in altre più piccole, piuttosto che a costruirle, secondo l'opinione corrente. Per testare questa idea, i ricercatori hanno voluto stimare la dimensione delle molecole in varie posizioni rispetto alla stella centrale.
Il team di ricerca ha utilizzato un telescopio a bordo dell'Osservatorio SOFIA della NASA, un Boeing 747 modificato, per volare in alto sopra la maggior parte del vapore acqueo nell'atmosfera per ottenere una visione migliore degli IPA nella Nebulosa Iride alla luce infrarossa. Credito: NASA
Il team di Croiset ha utilizzato SOFIA per superare la maggior parte del vapore acqueo nell'atmosfera in modo da poter osservare la nebulosa nella luce infrarossa, una forma di luce invisibile ai nostri occhi che rileviamo come calore. Gli strumenti SOFIA sono sensibili a due lunghezze d'onda infrarosse prodotte da queste particolari molecole, che possono essere utilizzate per stimarne le dimensioni. Il team ha analizzato le immagini SOFIA in combinazione con i dati precedentemente ottenuti dall'osservatorio spaziale a infrarossi Spitzer, dal telescopio spaziale Hubble e dal telescopio Canada-Francia-Hawaii sulla Big Island delle Hawaii.
L'analisi indica che la dimensione delle molecole di PAH in questa nebulosa varia in base alla posizione in uno schema chiaro. La dimensione media delle molecole nella cavità centrale della nebulosa che circonda la giovane stella è maggiore rispetto alla superficie della nube sul bordo esterno della cavità. Hanno anche ricevuto una sorpresa: le radiazioni della stella hanno portato a una crescita netta del numero di IPA complessi piuttosto che alla loro distruzione in pezzi più piccoli.
Una vista della Nebulosa Iris in luce normale o visibile che mostra la giovane e luminosa stella centrale. La luce della stella illumina nuvole di gas e polvere che mostrano la forma simile a un fiore della nebulosa. Credito: Hunter Wilson
In un articolo pubblicato in Astronomy and Astrophysics, il team ha concluso che questa variazione di dimensione molecolare è dovuta sia ad alcune delle molecole più piccole che vengono distrutte dal duro campo di radiazioni ultraviolette della stella, sia a molecole di medie dimensioni che vengono irradiate in modo da combinarsi in molecole più grandi.
Tanto inizia con le stelle. Non solo creano gli atomi di carbonio alla base della biologia, ma sembrerebbe che li trasmettano anche in forme più complesse. Davvero, possiamo ringraziare le nostre stelle fortunate!