metanolo, un elemento chiave per i complessi composti organici che compongono la vita, è stata rilevata per la prima volta nel disco protoplanetario di un giovane, stella lontana. Questa scoperta potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio la chimica che si verifica durante la formazione di un pianeta che potrebbe portare alla nascita della vita.

Gli scienziati hanno fatto la scoperta del metanolo intorno a TW Hydrae, una stella di circa l'80 percento della massa del nostro sole e di circa 5-10 milioni di anni. Rappresenta una versione più giovane di come poteva essere il nostro sistema solare durante la sua formazione più di 4 miliardi di anni fa. A circa 170 anni luce di distanza, TW Hydrae ha il disco protoplanetario più vicino alla Terra.

Il metanolo sembra trovarsi in un anello con un picco di 30 unità astronomiche dalla stella. (Un'unità astronomica, o AU, è la distanza media tra la Terra e il Sole, o circa 93 milioni di miglia.)

Questo gas metanolo probabilmente proveniva dal ghiaccio di metanolo situato leggermente più lontano dalla stella. Gli scienziati hanno dettagliato le loro scoperte nel documento, "Prima rilevazione di metanolo in fase gassosa in un disco protoplanetario, " ha pubblicato la rivista Lettere per riviste astrofisiche .

"Il metanolo è una molecola importante perché è stato dimostrato in esperimenti di laboratorio sul ghiaccio come materia prima di molecole più grandi e complesse, ", ha affermato l'autrice principale dello studio Catherine Walsh, un astrochimico presso l'Università di Leeds in Inghilterra. "Il rilevamento riuscito del metanolo in un disco protoplanetario fornisce prove convincenti che sono presenti anche molecole più grandi".

Per analizzare TW Hydrae, gli scienziati hanno utilizzato l'Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Cile, il più potente osservatorio fino ad oggi per analizzare la chimica dei dischi protoplanetari vicini. ALMA può anche mappare dove si trovano polvere fredda e gas in questi dischi con una risoluzione senza precedenti. Per esempio, ha recentemente rilevato lacune in questi dischi potenzialmente scolpiti da pianeti nascenti.

Si pensa che il metanolo nei dischi protoplanetari inizi prima come ghiaccio, formandosi per reazioni chimiche sulla superficie dei granelli di polvere. La formazione del metanolo è un processo che rilascia calore, e i grani di polvere aiutano ad assorbire questa energia in eccesso per stabilizzare le molecole di metanolo appena prodotte, ha detto Walsh. Le superfici dei grani di polvere possono anche catalizzare la formazione di metanolo, riducendo la quantità di energia che queste molecole hanno bisogno di formare.

Se il ghiaccio di metanolo in un disco protoplanetario si avvicinasse a spirale verso la sua stella, la molecola volatile può essere eccitata dalla radiazione solare e diventare un gas. Questo gas è ciò che i ricercatori hanno ora rilevato.

I ricercatori suggeriscono che i granelli di polvere grandi fino a un millimetro carichi di ghiaccio di metanolo risiedono entro 50 AU da TW Hydrae. Man mano che i grani di polvere diventano più grandi, raggiungono una dimensione in cui sperimentano la resistenza del gas circostante. Questa resistenza rallenta i granelli di polvere, e si muovono verso l'interno verso la stella, ha detto Walsh.

Una volta che il ghiaccio di metanolo si avvicina a TW Hydrae, diventa gas metanolo, ma i ricercatori non pensano che ciò accada perché il ghiaccio si sta riscaldando, come suggerito da ricerche precedenti. Anziché, suggeriscono che altri meccanismi sono responsabili, come i raggi ultravioletti della stella. Questa scoperta potrebbe alterare il modo in cui gli scienziati modellano l'evoluzione del disco protoplanetario in futuro.

Il metanolo è uno dei più grandi composti organici complessi rilevati fino ad oggi nei dischi protoplanetari. Inoltre, è la prima molecola organica a disco protoplanetario con un'origine univoca come il ghiaccio.

Come ha notato Walsh, il metanolo può fungere da elemento costitutivo di molecole organiche più grandi. La misurazione dei livelli di metanolo potrebbe, in linea di principio, far luce sulle quantità di altri composti organici che possono esistere all'interno del ghiaccio, materiale che forma una cometa orbitante stelle, ha detto Walsh. Queste complesse molecole organiche potrebbero aver aiutato la vita a emergere sulla Terra.

"È stato suggerito che le comete abbiano contribuito in parte, se non tutto, della materia prima organica alla giovane Terra necessaria per iniziare o guidare la vita, " ha detto Walsh. "La presenza di comete ricche di sostanze organiche in altri dischi suggerisce che gli ingredienti di base per iniziare o guidare la vita sono anche la presenza in questi dischi".

Ci sono una serie di misteri che rimangono irrisolti in queste nuove scoperte. Ad esempio, i livelli di gas metanolo osservati sono, inaspettatamente, fino a 100 volte meno di quanto precedentemente previsto dai recenti modelli di chimica del disco protoplanetario. Una possibilità è che i modelli sovrastimino la velocità con cui il ghiaccio di metanolo rilascia gas di metanolo, ha detto Walsh. Un'altra possibilità è che questi modelli sottovalutino quanta radiazione stellare e altri fattori distruggono le molecole di metanolo, lei disse.

Il gas metanolo "si trova anche in una regione del disco diversa da quella prevista nei modelli precedenti, che resta un enigma, " ha detto Walsh. "Stiamo lavorando sodo cercando di capire questo puzzle, e nuovi dati da ALMA, che sarà in mano nel 2017, will help us to do this."

Future research will also hunt for methanol in other nearby protoplanetary disks, and for larger organic molecules in all these disks, Walsh said.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.