Detecciones de halocarbonos en protoestrellas y cometas

• Título del artículo original: “Protostellar and cometary detections of organohalogens“
• Autores: Fayolle, Edith C.; Öberg, Karin I.; Jørgensen, Jes K.; Altwegg, Kathrin; Calcutt, Hannah; Müller, Holger S. P.; Rubin, Martin; van der Wiel, Matthijs H. D.; Bjerkeli, Per; Bourke, Tyler L.; Coutens, Audrey; van Dishoeck, Ewine F.; Drozdovskaya, Maria N.; Garrod, Robin T.; Ligterink, Niels F. W.; Persson, Magnus V.; Wampfler, Susanne F.; Rosina Team
• Institución del primer autor: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,  Cambridge,  USA
• Estado de la publicación: Publicado en Nature Astronomy el 2 de Octubre de 2017

Crédito de la imagen destacada: ESA. Cometa 67P Churyumov-Gerasimenko el 3 de agosto de 2014.

Desde hace varias décadas se sabe que la destrucción de la capa de ozono se debe principalmente a la acción de los llamados clorofluorocarbonos (CFCs), también conocidos como halocarbonos. En el caso de la Tierra, la emisión de grandes cantidades de estos compuestos a la atmósfera se debe a procesos biológicos y, en épocas recientes, a la actividad industrial humana. Y desde el punto de vista astronómico podrían servirnos para detectar la presencia de otros seres vivos mas allá del sistema solar. Estos compuestos también se pueden formar sin la intervención del ser humano, por eso los autores del artículo del que hoy hablamos tratan de responder a la pregunta: ¿Qué cantidad de CFCs se puede producir sin la presencia de vida?

Sistemas solares en formación

Los objetos a estudio han sido dos: una protoestrella llamada IRAS 16293-2422 y el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P), protagonista de la misión Rosetta. IRAS 16293-2422 es una protoestrella de baja masa que, en término relativos a nuestra galaxia, no se encuentra excesivamente lejos. Esta protoestrella ya se ha estudiado anteriormente y se han detectado muchos tipos diferentes de moléculas orgánicas, es decir, formadas principalmente por átomos de carbono y distribuidas desde una decena hasta cientos de unidades astronómicas alrededor de ella. Para este estudio, se han realizado observaciones con el radio telescopio ALMA, detectándose diversas especies de CFCs en el sistema. En particular, se ha encontrado cloruro de metilo (CH₃Cl) incluyendo variedades con los isótopos cloro-35 (³⁵Cl) y cloro-37 (³⁷Cl). Aunque los detalles de como se forma el cloruro de metilo no están de todo claros, el hallazgo demuestra que el compuesto se puede formar en sistemas solares muy jóvenes, sin relación con ningún proceso biológico. 

Figura 1: Compuesto cloruro de metilo encontrado en el sistema IRAS 16293-2422, gracias a las observaciones del radio telescopio ALMA. Crédito: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Cometas mensajeros

No os olvidéis de 67P, cuyo rol es esencial para entender como llegan los CFCs desde las partes externas de los sistemas planetarios al interior de estos. Los cometas conservan la composición química inicial del sistema solar, por lo que al impactar en planetas interiores pueden enriquecer sus atmósferas con diversas especies químicas.  Usando datos de Rosina, uno de los instrumentos de Rosetta, se ha podido detectar cloruro de metilo, pero solamente en la variedad con cloro-35. Los autores apuntan que el cloro-37 es más abundante en el sistema IRAS 16293-2422 que en nuestro sistema solar, y explican así la discrepancia.

Basándonos en los valores y abundancias del cloruro de metilo encontrados en 67P podemos calcular la cantidad de este compuesto químico que fue enviado a la Tierra en su proceso de formación. Teniendo en cuenta que el 20% de los objetos que bombardearon el planeta azul fueron cometas, que la composición de éstos es un 40% de agua congelada, y que la época con mayor número de impactos se estima en unos 80 mil millones de años, se obtienen unas 600 toneladas por año de cloruro de metilo, por lo que en total, se acumularían unas 50 mil millones de toneladas. Ahora bien, no todo el cloruro de metilo que llegó a la Tierra mantuvo su composición inicial y una parte podría haberse disociado. Es el caso de cometas de tamaño medio e impactos verticales a alta velocidad en los que se se alcanzarían fácilmente 15 000 K, destruyendo así el cloruro de metilo . En cambio, los cometas de tamaño más reducido y una velocidad menor posibilitarían la conservación y liberación del cloruro de metilo. Dar una estimación del cloruro de metilo que había en la Tierra antes de que hubiera vida es tarea difícil, pero es posible que los cometas lleven cloruro de metilo y otros compuestos a los planetas. Aún quedarían muchas variables que no se han estudiado tales como reacciones químicas con radicales libres, la absorción en las rocas o la disolución en el agua de los oceános. En un futuro, esperemos no muy lejano, cuando se contemplen todas estas variables, llegaremos a entender qué cantidad y cómo se ha conservado el cloruro de metilo en nuestro planeta.

Figura 2: Ubicación aproximada del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko cuando Rosetta encontró trazas de cloruro de metilo. Crédito: NRAO/AUI/NSF

En resumen, lo que nos enseña este estudio científico es que los CFCs se pueden formar en el inicio de los sistemas planetarios y que pueden ser transportados a los planetas interiores, una vez formados, gracias a los cometas. Cuando tengamos mejores modelos que nos permitan estimar la cantidad de CFCs capaz de permanecer en la atmósfera del planeta en función de distintas variables, seremos capaces de identificar un exceso en otros planetas, tal vez delatando la presencia de vida.

‡ Más información en la nota de prensa de ALMA.