Los científicos han identificado en el espacio moléculas misteriosas y el compuesto con el que se piensa que comenzó la química del cosmos.

EN SÍNTESIS

Los astroquímicos estudian las moléculas que se encuentran en el espacio, donde las temperaturas y presiones son muy diferentes a las de la Tierra. En consecuencia, muchos de esos compuestos nos resultan poco familiares o incluso desconocidos.

Los últimos descubrimientos están modificando nuestra visión de la química espacial. Los científicos por fin han hallado el hidruro de helio, o HeH+, una molécula predicha desde hace tiempo y que podría ser la primera que se formó en el universo.

Los investigadores también han comenzado a identificar algunas de las moléculas que producen las bandas interestelares difusas, unas misteriosas huellas químicas observadas desde hace decenios en el espacio interestelar.

Los primeros «átomos» del universo en realidad no eran átomos, sino núcleos que aún no habían encontrado electrones. El núcleo más simple, el del hidrógeno, consiste en un único protón. Tras la gran explosión que dio origen al universo, había una cantidad desmesurada de energía y todo se estrellaba contra todo. Los protones y los neutrones chocaban con frecuencia y algunos formaron núcleos de mayor tamaño, como el del deuterio (que consta de un protón y un neutrón) o el del helio, compuesto por dos protones y dos neutrones. También se produjeron otras combinaciones, pero dado que la identidad de un átomo viene determinada por su número de protones, tales conglomerados no eran sino distintas versiones de hidrógeno y helio, con algunas trazas de litio.

De los tres, el helio fue el que antes comenzó a formar verdaderos átomos. Un átomo es más que un núcleo: también posee electrones. Los núcleos de helio fueron los primeros en completar su cupo de electrones de forma generalizada. ¿Por qué no los de hidrógeno o los de litio? El helio es el primer gas noble de la tabla periódica, es decir, el primer átomo con suficientes electrones para ocupar completamente los espacios disponibles en su capa electrónica. Por lo tanto, si pensamos en los electrones como la «moneda» de la química, el helio es el elemento más codicioso de la tabla periódica. Se requiere más energía para sustraerle un electrón al helio que a cualquier otro elemento. Y para arrancarle un segundo electrón, hace falta más del doble de energía que con el primero. En el universo temprano, una vez que los núcleos de helio comenzaron a atrapar electrones, llenaron las arcas de sus nubes electrónicas mucho antes de que el hidrógeno pudiera empezar a recuperar terreno y de que hubiese siquiera suficientes núcleos de litio en busca de sus tres electrones.

En esa época, el resto de la materia del universo aún consistía en gran medida en protones aislados, que comenzaban a sentir la falta de un electrón. Los protones se ralentizaron y empezaron a buscar compañeros de carga opuesta para volverse eléctricamente neutros. Pero como no les resultaba fácil captar electrones libres, recurrieron al helio, que ya poseía algunos. Pese a que el helio es reacio a compartir, no dejaba de encontrarse con insistentes núcleos de hidrógeno y finalmente la presión de las colisiones hizo que unos pocos átomos de helio compartieran sus electrones con los protones. Así se formaron los primeros enlaces químicos. El nuevo compuesto de helio e hidrógeno se denomina hidruro de helio (HeH+) y fue la primera molécula (con una abundancia sostenida) del universo.

Resulta sorprendente que el helio fuera el primer elemento en formar enlaces, puesto que hoy nos parecería el que menos probabilidades tiene de unirse a otros: se trata de un gas noble satisfecho, con la cantidad justa de electrones. Sin embargo, en el universo primitivo, el helio era la única opción: el único banco con electrones que prestar.

Esta hipótesis tiene una base teórica sólida desde hace décadas, pero faltaba corroborarla con observaciones. El HeH+ no puede formarse en la Tierra, salvo en el laboratorio, y durante mucho tiempo no se detectó en el espacio. Sin embargo, el año pasado los astrónomos anunciaron que habían observado la molécula en la pira funeraria de una estrella moribunda. Cuarenta años de búsqueda habían dado sus frutos, añadiendo una pieza nueva y fundamental a nuestra imagen del universo temprano.

El HeH+ ha pasado a engrosar las filas de las moléculas extraterrestres. Los científicos ya han detectado más de 200 especies moleculares en el espacio. El estudio de la química más allá de nuestro planeta, o astroquímica, pretende dilucidar qué moléculas existen en el espacio, cómo se forman y las implicaciones de su evolución para la astrofísica observacional y teórica. Muchas de las astromoléculas que conocemos, como el agua, el amoníaco y el formaldehído, son comunes aquí en la Tierra. Pero otras nos resultan extrañas, como el ácido clorhídrico con un protón adicional o el peróxido de hidrógeno sin uno de sus átomos de hidrógeno. También se han observado moléculas cargadas, sistemas con electrones desapareados y configuraciones extrañas de átomos en moléculas por lo demás corrientes. Y hemos visto incluso compuestos en los que participan los llamados gases nobles inertes, como el ArH+ (una combinación de argón e hidrógeno) o el recientemente registrado HeH+.

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