jul 27

Sptizer revela complexas moléculas de Fulereno (composto cristalino de carbono) no espaço

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Spitzer revelou a assinatura da presença de fulerenos no espaço, ilustrados nesta concepção artística. Crédito? NASA/JPL-Caltech

Um grupo de astrônomos descobriu no espaço a assinatura da presença dos fulerenos pela primeira vez, usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Estas curiosas moléculas têm uma estrutura parecida com o formato de uma bola de futebol. Os fulerenos foram descobertos há 25 anos atrás em laboratórios e são a terceira forma mais estável docarbono, após odiamantee ografite.

O nome ‘fulereno’ deriva da semelhança com as cúpulas geodésicas do arquiteto Buckminster Fuller, que têm círculos de encravamento na superfície de uma esfera parcial. Os cientistas estimavam que estas moléculas existiam no espaço, mas sua detecção só foi conseguida agora pela pesquisa utilizando o olho infravermelhos do Spitzer.

As maiores moléculas do espaço

“O que nós descobrimos agora consistem nas maiores moléculas que já encontradas no espaço,” afirmou o astrônomo Jan Cami da Universidade de Ontário Oeste, Canadá, e do Instituto SETI em Mountain View, Califórnia, EUA. “Estamos particularmente interessados porque têm propriedades únicas que as torna importantes em imensos tipos de processos físicos e químicos no espaço.” Cami é o autor do artigo sobre da descoberta publicado na revista Science.

Os dados obtidos pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA mostra as assinaturas das bolas de carbono C60 e C70 no espaço. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Universidade de Ontário Oeste

As moléculas de fulereno C₆₀ são compostas por 60 átomos de carbono arranjados em estruturas esféricas em três dimensões. Os seus padrões alternantes de hexágonos e pentágonos coincidem com uma comum bola de futebol preta-e-branca. A equipe de pesquisa também descobriu o parente mais alongado, conhecido como C₇₀, pela primeira vez no espaço. Estas moléculas consistem de 70 átomos de carbono e têm uma forma mais oval parecida a uma bola de rúgbi.

A equipe de Cami inesperadamente descobriu as bolas de carbono em uma nebulosa planetária conhecida como Tc 1. As nebulosas planetárias são os escombros ejetados de estrelas moribundas, como um dia nosso Sol fará, que expulsaram suas camadas exteriores de gás e poeira à medida no final do seu ciclo de vida. Uma estrela quente e compacta, uma anã branca, no centro, ilumina e aquece estas nuvens de material em expansão.

A estrutura cristalina do Fulereno C60 lembra o modelo da bola de futebol usada na copa de 1970.

Estas moléculas complexas foram descobertas nestas nuvens, talvez refletindo um curto estágio na vida da estrela, quando expele material rico em carbono. Os astrônomos usaram o espectroscópio do Spitzer para analisar a radiação infravermelha da nebulosa planetária e observar as assinaturas espectrais do fulereno. Estas moléculas estão aproximadamente à temperatura ambiente, a temperatura ideal para emitir padrões distintos de radiação infravermelha que o Spitzer pode detectar. De acordo com Cami, o Spitzer simplesmente observou o local ideal na hora ideal. Daqui a um século, estas moléculas poderiam se tornar frias demais para serem detectadas no infravermelho.

Os dados do Sptizer foram comparados com medições de dados laboratoriais e mostraram uma concordância perfeita.

“Não planejamos esta descoberta,” acrescenta Cami. “Mas quando observamos estas assinaturas espectrais, soubemos imediatamente que havíamos detectado uma das moléculas mais procuradas.”

Em 1970, o professor japonês Eiji Osawa estimou a existência destas moléculas, mas estas só foram observadas em laboratório 15 anos depois, em 1985. Os pesquisadores simularam condições nas atmosferas de estrelas gigantes velhas e ricas em carbono, nas quais foram detectadas cadeias de carbono. Surpreendentemente, estas experiências resultaram na formação de grandes quantidades de fulerenos. As moléculas são encontradas na Terra em fuligem gerada pelas velas, em camadas rochosas e em escombros de meteoritos.

O estudo dos fulerenos e de seus similares ganhou importância devido à força única das moléculas e às suas excepcionais propriedades físico-químicas. Entre suas potenciais aplicações destacam-se o uso em blindagens, reforço em armaduras, embalagem de medicamentos e tecnologias de supercondutores.

Sir Harry Kroto, que partilhou o prêmio Nobel da Química de 1996 em conjunto com Bob Curl e Rick Smalley pela descoberta destas moléculas, afirmou: “Esta importante descoberta fornece provas convincentes da existência de fulereno, como se suspeitava, desde tempos imemoriais nos recantos mais escuros da nossa Galáxia.”

As pesquisas prévias destas moléculas no espaço, em particular em torno de estrelas ricas em carbono, não tiveram sucesso. Um caso promissor para a sua presença nas tênues nuvens entre as estrelas foi apresentado há 15 anos atrás, usando observações em comprimentos de onda ópticos. A descoberta está a aguardar confirmação de dados laboratoriais. Mais recentemente, outra equipa do Spitzer anunciou provas de fulereno num diferente tipo de objeto, mas as assinaturas espectrais que observaram foram parcialmente contaminadas por outras substâncias químicas.