Il mezzo interstellare

La prima evidenza sperimentale di molecole presenti nel mezzo interstellare risale a poco più di 75 anni fa. Utilizzando il telescopio di Hooker di Mount Wilson, nel 1940 Andrew McKellar identificò  righe spettrali attribuibili ai radicali cianogeno (CN) e metilidinio (CH).

Nel 1941 Herzberg osservò specifiche emissioni attribuibili a CH+

Nel 1955 il futuro Nobel per la fisica Townes suggerì per le prima volta la possibilità che le transizioni rotazionali potessero essere utilizzate come "impronte digitali" per lo studio e l'identificazione delle molecole nell'Universo. 

A poco a poco grazie a queste metodologie si identificarono le prime molecole poliatomiche : l'ammoniaca (NH3) nel 1968 , l'acqua (H2O) e la prima molecola organica (formaldeide H2CO) nel 1969 e così via. 

Dopo queste prime identificazioni fu presto chiaro come in realtà il mezzo interstellare fosse la "casa" di uno svariatissimo e diversissimo numero di molecole. La scoperta di nuove molecole è proseguita a grandi passi nei decenni successivi fino ad arrivare ai giorni nostri all'identificazione di circa 200 molecole interstellari. Circa 70 di queste specie molecolari contengono più di 6 o più atomi. Per tale motivo sono state definite complesse dagli astronomi, anche se dal punto di vista chimico la loro complessità è decisamente limitata, e poiché contengono almeno un atomo di carbonio, sono anche molecole organiche.

La scoperta dunque che le molecole organiche sono presenti e diffuse nell'Universo e che quindi non sono una prerogativa unica del nostro pianeta porta con sè molti interrogativi: come si sono potute formare queste molecole così complesse in un ambiente che sembra tanto refrattario alla reattività ? Come fanno a "sopravvivere" in un ambiente tanto ostile ? QUal è il legame tra queste molecole e quelle presenti sulla Terra ? Ricordiamo infatti che le condizioni fisiche delle nubi interstellari sono estreme sia in temperatura ( 10 - 100 °K) sia di densità ( $1-{10}^7$ particelle per $c{m}^3$).

Tutte queste domande hanno portato alla nascita di una nuova disciplina scientifica: l'Astrochimica, che ha appunto come fine ultimo quello di rispondere a queste e a tante altre domande.

Ma c'è un ulteriore aspetto molto interessante che emerge in questo contesto: molte delle molecole organiche complesse che troviamo nello spazio sono prebiotiche, cioè precursori di molecole biologiche, che reagendo con altre molecole portano alla formazione di molecole alla base degli organismi viventi. 

In realtà sappiamo che meteoriti e comete ci presentano un quadro già avanzato perché gli aminoacidi sono un passo oltre le molecole prebiotiche e sono veri e propri mattoni delle molecole biologiche. Ricordiamo al tal fine che sul Meteorite di Murchinson caduto sulla terra nel 1969 sono stati individuati 80 aminoacidi ( contro i 21 noti sulla Terra!)

La radioastronomia dunque contribuisce in modo decisivo allo studio delle molecole e dei processi di formazione delle stesse proprio rendendo possibile una loro identificazione attraverso gli spettri rotazionali, che emettono radiazione in questa banda dello spettro. La figura a fianco per esempio mostra gli spettri radio della galassia "Starburst NGC 253" ottenuti grazie ad ALMA. Il radiointerferometro ha registrato i degnali dovuti a transizioni spettroscopiche nella regione delle onde submillimetriche di 19 diverse molecole provenienti dal centro della galassia.

Fonte principale : Puzzarini-Ferrara "Molecole nello spazio"