La radiación ultravioleta extrema destruye el dicarbono antes de que alcance la cola
Durante noventa años, el verde fugaz de las cabezas de los cometas fue uno de esos enigmas que el cosmos guardaba con discreción. Ahora, investigadores australianos de la Universidad de Nueva Gales del Sur han confirmado en laboratorio lo que el físico Gerhard Herzberg intuyó en 1930: la radiación ultravioleta del Sol destruye el dicarbono —la molécula responsable de ese color— antes de que pueda alcanzar la cola del cometa. Es el recordatorio de que la paciencia científica, a veces, mide su fruto en décadas.
- Durante casi un siglo, ningún instrumento ni método convencional pudo capturar al dicarbono, una molécula demasiado inestable para ser estudiada directamente.
- El equipo del profesor Timothy Schmidt construyó un aparato experimental de precisión extrema —nueve meses de ajustes, láseres ultravioleta y una cámara de vacío— para recrear en laboratorio lo que ocurre a millones de kilómetros del Sol.
- Los resultados publicados en el Proceedings of the National Academy of Sciences confirman que la fotodisociación destruye el dicarbono tan rápido que nunca logra alejarse del núcleo del cometa, resolviendo el misterio del color ausente en las colas.
- El descubrimiento no cierra un capítulo, sino que abre otro: comprender cómo se crean y destruyen moléculas orgánicas en el espacio podría iluminar el origen del material que sembró la vida en la Tierra.
Hace noventa años, el físico Gerhard Herzberg notó algo que nadie podía explicar: las cabezas de los cometas brillan en verde, pero ese color desaparece antes de llegar a sus colas. Herzberg propuso que la radiación ultravioleta del Sol destruía el dicarbono —la molécula de dos átomos de carbono responsable del tono verde— en un proceso llamado fotodisociación. Era una teoría brillante, pero el dicarbono es tan reactivo que resultaba imposible de estudiar con los métodos de la época.
Ahora, investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia han cerrado ese largo paréntesis. El equipo liderado por Timothy Schmidt recreó el proceso en una cámara de vacío de dos metros, disparando láseres ultravioleta sobre moléculas de percloroetileno para fabricar dicarbono y luego bombardearlo con radiación. Midiendo la velocidad de los átomos de carbono resultantes, lograron calcular la fuerza del enlace con una precisión equivalente a medir 200 metros con un margen de error de un centímetro.
Los resultados, publicados en el Proceedings of the National Academy of Sciences, confirmaron lo que Herzberg había intuido: la radiación ultravioleta destruye el dicarbono tan velozmente que nunca alcanza la cola del cometa. Por eso la coma verde se vuelve más brillante pero más pequeña al acercarse al Sol, y el verde jamás tiñe la cola. Herzberg, quien ganó el Nobel de Química en los años setenta, había deducido el mecanismo exacto sin poder verlo directamente.
Pero Schmidt, quien lleva quince años estudiando el dicarbono, advierte que el hallazgo trasciende la curiosidad astronómica. El dicarbono se forma a partir de moléculas orgánicas congeladas en el núcleo del cometa —los ingredientes básicos de la vida—, y entender su ciclo ayuda a estimar cuánto material orgánico viaja por el espacio hacia otros mundos. Con este misterio resuelto, Schmidt ya apunta al siguiente: las bandas interestelares difusas, patrones de líneas oscuras entre las estrellas que aún no corresponden a ninguna molécula conocida.
Hace noventa años, un físico alemán llamado Gerhard Herzberg observó algo que desconcertaba a la comunidad científica: los cometas que atravesaban el cielo nocturno brillaban con un verde radiante en sus cabezas, pero ese color desaparecía misteriosamente antes de llegar a las colas que se arrastraban detrás. Durante casi un siglo, nadie pudo explicar por qué. Ahora, investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia han resuelto finalmente el enigma en un laboratorio, demostrando que Herzberg estaba en lo correcto desde el principio.
Los cometas son viajeros antiguos del espacio: fragmentos de hielo, polvo y roca expulsados desde el Cinturón de Kuiper y la Nube de Oort, restos de hace 4.600 millones de años cuando se formó nuestro sistema solar. Cuando se acercan al Sol, experimentan una transformación. El calor evapora la materia orgánica congelada en el núcleo del cometa, liberándola hacia la coma, esa envoltura difusa de gas y polvo que rodea el centro. La luz solar rompe entonces esas moléculas orgánicas más grandes, creando una sustancia química llamada dicarbono, compuesta por dos átomos de carbono unidos. Es el dicarbono el responsable del color verde vibrante que ven los astrónomos desde la Tierra.
Pero aquí está el problema: el dicarbono es extremadamente inestable. Herzberg teorizó que la radiación ultravioleta del Sol destruía estas moléculas antes de que pudieran viajar hacia la cola del cometa. Era una idea brillante, pero imposible de verificar en la época. El dicarbono es demasiado reactivo para guardarlo en una botella o estudiarlo con los métodos convencionales. Durante décadas, los científicos simplemente no tenían forma de comprobarlo.
El equipo de la UNSW, dirigido por Timothy Schmidt, profesor de química, finalmente encontró la solución. Recrearon el proceso en un laboratorio controlado utilizando una cámara de vacío de dos metros de largo, varios láseres ultravioleta de alta potencia y un ingenio experimental que requirió nueve meses de ajustes precisos. Primero, fabricaron dicarbono tomando una molécula más grande llamada percloroetileno y disparándole un láser ultravioleta para desprender sus átomos de cloro. Las moléculas de dicarbono recién creadas fueron enviadas a través de un haz de gas. Luego, apuntaron dos láseres ultravioleta adicionales hacia ellas: uno para bombardearlas con radiación y otro para hacer que sus átomos fueran detectables. El impacto rompió el dicarbono, enviando sus átomos de carbono hacia un detector de velocidad. Midiendo la velocidad de esos átomos, el equipo pudo calcular la fuerza del enlace de carbono con una precisión extraordinaria: uno entre 20.000, equivalente a medir 200 metros con un margen de error de un centímetro.
Los resultados, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, confirmaron la teoría de Herzberg. A medida que el cometa se acerca más al Sol, la radiación ultravioleta extrema descompone el dicarbono en un proceso llamado fotodisociación. Esta destrucción ocurre tan rápido que el dicarbono nunca llega a alejarse del núcleo del cometa, lo que explica por qué la coma verde se vuelve más brillante pero más pequeña conforme se aproxima al Sol, y por qué el tinte verde nunca alcanza la cola.
Jasmin Borsovszky, autora principal del estudio y ex estudiante de la UNSW, expresó la emoción de confirmar una intuición de hace nueve décadas. Herzberg, quien ganó el Premio Nobel de Química en los años setenta, había llegado a deducir el mecanismo exacto de este proceso sin poder verlo directamente. Ahora, gracias a la tecnología moderna, sus colegas habían validado su genio.
Schmidt, quien ha dedicado quince años al estudio del dicarbono, subraya que este descubrimiento va más allá de resolver un acertijo cósmico. El dicarbono se forma a partir de la ruptura de moléculas orgánicas congeladas en el núcleo del cometa, el tipo de moléculas que constituyen los ingredientes básicos de la vida. Al comprender cómo se crean y se destruyen estas moléculas, los científicos pueden estimar mejor cuánto material orgánico se evapora de los cometas y llega potencialmente a otros mundos. Este conocimiento podría algún día ayudar a resolver otros misterios del espacio, desde la composición de la atmósfera primitiva de la Tierra hasta la distribución de moléculas portadoras de carbono en el universo.
Ahora que el misterio de las cabezas verdes ha sido resuelto, Schmidt ya tiene su vista puesta en el siguiente enigma: las bandas interestelares difusas, patrones de líneas oscuras entre las estrellas que no corresponden a ningún átomo o molécula conocida. El espacio, parece, está lleno de secretos esperando a que alguien tenga la paciencia y el ingenio para descubrirlos.
Citações Notáveis
Hemos comprobado el mecanismo por el que el dicarbono es descompuesto por la luz solar. Esto explica por qué la coma verde se reduce a medida que el cometa se acerca al Sol, y también por qué la cola del cometa no es verde.— Timothy Schmidt, profesor de química de la UNSW
Me parece increíble que alguien en la década de 1930 pensara que esto es probablemente lo que está sucediendo, hasta el nivel de detalle del mecanismo de cómo estaba sucediendo, y luego 90 años después, descubrimos que es lo que está sucediendo.— Jasmin Borsovszky, autora principal del estudio
A Conversa do Hearth Outra perspectiva sobre a história
¿Por qué tardó noventa años en resolverse algo que parecía tan obvio?
Porque el dicarbono es casi imposible de estudiar. No puedes comprarlo, no puedes guardarlo. Es tan reactivo que desaparece en segundos. Herzberg tuvo que adivinar el mecanismo sin poder verlo nunca.
Entonces, ¿qué cambió ahora?
La tecnología. Los láseres ultravioleta de alta potencia, las cámaras de vacío precisas, los detectores de velocidad. Ahora podemos crear dicarbono en el laboratorio y observar exactamente qué le sucede cuando lo bombardeamos con radiación.
¿Y eso nos dice algo sobre los cometas reales?
Nos dice que Herzberg estaba completamente en lo correcto. Pero también nos dice algo más profundo: estos cometas transportan moléculas orgánicas complejas, los ingredientes de la vida. Cuando entendemos cómo se destruyen y se transforman, entendemos mejor cómo esos ingredientes llegaron a la Tierra primitiva.
¿Hay otros misterios como este esperando?
Cientos. Las bandas interestelares difusas son solo uno. Son patrones de luz que no coinciden con nada que conozcamos. Alguien pasará los próximos treinta años tratando de resolverlas.
¿Qué se siente al confirmar una teoría de noventa años?
Según Borsovszky, casi increíble. Herzberg llegó a deducir el mecanismo exacto sin poder verlo. Es como si hubiera visto el futuro.