L'astrochimica, una branca dellachimica, è lostudio scientifico interdisciplinare tra lachimica, l'astronomia e lafisica; essa studia glielementi chimici presenti nellospazio, tipicamente nellenubi di gas molecolare, la loroformazione,accrescimento,interazione edistruzione.[1] In pratica è una fusione tra l'astronomia e lachimica tradizionale. L'astrochimica richiede spesso l'uso ditelescopi per effettuaremisure su vari aspetti deicorpi celesti, come la lorotemperatura ocomposizione chimica.
Le prime osservazioni sullo spettro solare furono condotte daAthanasius Kircher (1646),Jan Marek Marci (1648),Robert Boyle (1664) eFrancesco Maria Grimaldi (1665), prima che nel 1666 Newton riconoscesse lospettro elettromagnetico della luce.[2]
Lospettroscopio fu usato per la prima volta nell'osservazione astronomica nel 1802 con gli esperimenti diWilliam Hyde Wollaston, che osservò le linee spettrali presenti nella radiazione solare.[3] Queste linee spettrali furono poi quantificate daJoseph Von Fraunhofer, tanto che adesso vengono indicate con il suo nome.
Le tecniche spettroscopiche furono inizialmente utilizzate per distinguere i vari elementi. Nel 1835Charles Wheatstone impiegando laspettroscopia di emissione atomica trovò che le scintille emesse da materiali diversi hanno spettri di emissione differenti.[4] Nel 1849,Léon Foucault dimostrò che un dato materiale ha linee di assorbimento e di emissione identiche. Analogo risultato fu trovato nel 1853 daAnders Jonas Ångström che nel suo lavoroOptiska Undersökningar riportò che i gas luminosi emettono raggi di luce alla stessa frequenza della luce che assorbono.
Anche per determinare i tipi dimolecole che si trovano nello spazio si utilizzano le tecniche dellaspettroscopia. Le caratteristiche deicomposti sono deducibili dallospettro che presentano; ogniatomo o molecola ha infatti un proprio spettro caratteristico, che è possibile analizzare in unlaboratorio, mediante l'analisi delladispersione ottica dellaluce che arriva e passa in unprisma.
Vi sono tuttavia numerose difficoltà dovute ad interferenze elettromagnetiche e, soprattutto, alle diverse proprietà delle molecole. Ad esempio quella più comune, l'idrogeno molecolare H2, non presenta momento didipolo, perciò non può essere individuata dairadiotelescopi.
Una delle molecole più abbondanti nello spazio interstellare è ilmonossido di carbonio, CO, facilmente rilevabile con le onde radio dato il suo fortemomento di dipolo. La sua abbondanza permette di mappare le regioni molecolari.[5]
Fino ad ora sono stati osservati centinaia di tipi diversi di molecole, tra cui svariati composti organici comealcoli,acidi,aldeidi echetoni.
Le rilevazioni radio di maggior interesse potenziale sarebbero le tracce diglicina,[6] l'amminoacido più semplice; tuttavia la scoperta è ancora controversa.[7] Anche se l'identificazione radio, e con altri metodi come laspettroscopia rotazionale, è in genere valida per molecole semplici con un elevato momento di dipolo, queste tecniche sono meno efficaci con le molecole complesse, anche nel caso di aminoacidi relativamente semplici.
Le condizioni di basse temperature e densità dello spazio contribuiscono alla formazione di molecole che presentano stabilità relativa, ovvero che, sebbene permesse dalle leggi della chimica, sulla Terra non possono esistere. È il caso dello ioneH3+.
Mentre la radioastronomia era già sviluppata fin dal 1930, fu solo nel 1937 che venne riportata la prima identificazione di una molecola interstellare.[8] Fino a quel momento le uniche specie note nello spazio interstellare erano quelle atomiche. La scoperta fu confermata nel 1940 quando uno studio riuscì ad attribuire alle molecole di CH e CN le linee spettroscopiche fino ad allora non identificate rilevate da osservazioni nello spazio interstellare.[9]
Nei successivi trent'anni furono trovate altre molecole, tra le quali OH, scoperto nel 1963 e importante indicatore della presenza di ossigeno nello spazio interstellare,[10] e H2CO (formaldeide), scoperta nel 1969, la prima molecola organica poliatomica trovata nello spazio interstellare.[11]
L'astrochimica delle grandi nubi molecolari apre le porte verso l'astrobiologia per la ricerca di vita nell'Universo.
L'astrochimica si sovrappone parzialmente all'astrofisica nello studio dellereazioni nucleari che avvengono nellestelle, delle conseguenze dell'evoluzione stellare e della formazione degli elementi.
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