Pesquisadores analisaram novas rotas químicas que podem ter sido responsáveis pela criação de H3+, revelando que sua presença no cosmos pode ser muito maior do que se imaginava.
O papel do trihidrogênio na evolução do universo
O universo teve origem há cerca de 13,8 bilhões de anos com o Big Bang, evento que gerou os primeiros elementos químicos, como hidrogênio e hélio. Ao longo do tempo, esses elementos formaram nuvens de gás que deram origem às primeiras estrelas e estruturas cósmicas.
Entre os compostos fundamentais nesse processo está o trihidrogênio (H3+), essencial para a formação estelar e para a síntese de moléculas no universo primitivo. Cientistas há muito tempo estudam sua origem e papel na química do cosmos.
Agora, um novo estudo publicado na revista Nature Communications por pesquisadores da Universidade Estadual de Michigan (MSU) identificou formas alternativas de formação dessa molécula. Até então, acreditava-se que o H3+ surgia exclusivamente da colisão entre hidrogênio molecular (H2) e sua versão ionizada (H2+). No entanto, os cientistas descobriram outro mecanismo envolvendo moléculas orgânicas duplamente ionizadas.
Um novo caminho para a formação do H3+
A equipe da MSU encontrou evidências de que o H3+ pode se formar quando moléculas orgânicas são expostas a grandes quantidades de energia, como raios cósmicos ou lasers de alta potência. Essa energia remove dois elétrons da molécula, resultando na formação de H2 dentro da estrutura. Em vez de se fragmentar, o hidrogênio permanece vagando internamente até capturar um próton extra e se transformar em H3+.
Antes dessa descoberta, acreditava-se que moléculas duplamente ionizadas se rompem imediatamente sob alta energia. No entanto, os experimentos mostraram que, em determinados compostos, a estrutura molecular permite que o H2 permaneça estável tempo suficiente para gerar H3+.
Os testes foram realizados com compostos conhecidos como metil-halogenetos e pseudohalogenetos. Os cientistas demonstraram que, em alguns desses compostos, a formação do H3+ é viável, enquanto em outros não ocorre. A partir desses resultados, os pesquisadores estabeleceram regras para prever quais moléculas têm potencial para gerar trihidrogênio por esse mecanismo.
A importância da molécula que fez o universo
O trihidrogênio tem um papel essencial no equilíbrio químico do espaço. Ele atua como reagente em diversas reações químicas, contribuindo para a formação de novas moléculas e facilitando processos químicos em nuvens interestelares.
Além disso, o H3+ influenciou diretamente o nascimento das primeiras estrelas. Sua capacidade de interagir com outras substâncias ajudou a regular a temperatura das nuvens moleculares, permitindo o colapso gravitacional necessário para a formação estelar. Sem essa molécula, as estrelas poderiam ter demorado mais para surgir, alterando a evolução do universo como o conhecemos.
Segundo Piotr Piecuch, professor do Departamento de Química da MSU Research Foundation, compreender a abundância do H3+, seus métodos de formação e suas reações químicas é essencial para entender a química cósmica. “Embora não seja tão relevante na Terra quanto a água ou as proteínas, o H3+ tem um impacto gigantesco na formação do universo”, afirmou Piecuch.
O impacto das novas descobertas
Os resultados do estudo indicam que a formação do H3+ pode ser mais comum do que se pensava. Como o hidrogênio é o elemento mais abundante do universo e as nuvens moleculares contêm diversas moléculas orgânicas, é possível que uma quantidade significativa de H3+ seja gerada por processos como os observados na pesquisa.
Isso pode levar a revisões nos modelos utilizados para estudar a formação estelar e a química do meio interestelar. Pequenas variações na abundância do H3+ podem influenciar significativamente a forma como os cientistas entendem a evolução do cosmos.
Para validar suas descobertas, os pesquisadores da MSU utilizaram espectroscopia a laser ultrarrápida e simulações computacionais avançadas. As simulações geraram animações que mostram, em tempo real, o movimento do hidrogênio dentro das moléculas até a formação do H3+.
Marcos Dantus, coautor do estudo e professor da MSU, reforça a importância dessa descoberta: “Os modelos astronômicos atuais podem precisar ser ajustados caso essas novas rotas de formação do H3+ sejam confirmadas em larga escala.”
O futuro da pesquisa
A equipe pretende expandir os estudos para testar o mecanismo em outras moléculas presentes no espaço interestelar. O objetivo é determinar se esse processo ocorre de maneira significativa em ambientes cósmicos e qual seu impacto na formação de estruturas no universo.
Os elementos que compõem o cosmos surgiram em condições extremas e, muitas vezes, só podem ser encontrados no espaço. As descobertas sobre o H3+ mostram que ainda há muito a se aprender sobre a química do universo e os processos que moldaram sua evolução.
À medida que novas pesquisas avançam, a compreensão da origem e da distribuição do H3+ pode revelar segredos fundamentais sobre a formação das primeiras estrelas e o desenvolvimento químico do universo primitivo.
[Fonte: Tecmundo]