Una de las cuestiones pendientes de resolver en astrofísica y astroquímica es comprender cómo las moléculas prebióticas se ensamblan en estructuras complejas y establecer cuáles son las condiciones necesarias para que la vida surja y evolucione en la Tierra y en exoplanetas.
Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas, constituyentes esenciales de todos los organismos y, por tanto, fundamentales para la vida tal y como la conocemos. De hecho, se han identificado aminoácidos en los meteoritos carbonáceos en concentraciones de hasta 3 partes por millón relativas a carbono (véase por ejemplo, Cronin y Chang 1993, Botha y Bada 2002, Elsila et al. 2009). Lo cual evidencia que estuvieron presente en el material protoplanetario del cuál se formaron los meteoritos y en última instancia los planetas. Cómo se originaron esas moléculas de relativa complejidad sigue siendo un enigma. La formación de aminoácidos en el medio interestelar es en principio posible mediante reacciones específicas en fase gaseosa en nubes oscuras (Enhrenfreund y Charnley 2000).
La posibilidad de que se originen en reacciones químicas en las nubes moleculares donde nacen las estrellas y sus sistemas planetarios ha motivado numerosas búsquedas de aminoácidos en estas regiones que han resultado controvertidas e inconcluyentes. Pero estas búsquedas se han realizado principalmente con radiotelescopios que trabajan en longitudes de onda milimétricas. Dado que los aminoácidos pueden absorber radiación ultravioleta y re-emitir esta energía en el infrarrojo (IR), en particular a través de su rico espectro vibracional del IR medio (Iglesias-Groth y Cataldo 2018, 2020), en este proyecto proponemos realizar búsquedas de aminoácidos en el medio interestelar utilizando, por primera vez, sus principales bandas vibracionales en el IR medio. Muchos de los 20 aminoácidos que conforman las proteínas claves de la vida en la Tierra presentan un espectro vibracional con numerosas transiciones entre 10 y 40 micras (más de 10 bandas en cada caso), lo que puede permitir su identificación en regiones de formación estelar utilizando espectrógrafos de suficiente resolución espectral a bordo de satélites.
En un análisis preliminar que hemos realizado utilizando datos espectroscópicos del telescopio espacial Spitzer encontramos evidencia de la presencia de al menos cinco aminoácidos en el medio interestelar de la nube molecular de Perseo, una de las regiones de formación estelar más cercana al Sistema Solar. Con el presente proyecto pretendemos:
a) llevar a cabo un trabajo sistemático en la base de datos del espectrómetro infrarrojo IRS de Spitzer en la región espectral de 10-40 micras, para tratar de identificar los 15 aminoácidos restantes en el complejo molecular de Perseo;
b) extender el trabajo a otras cinco regiones de formación de estrellas y a los discos proto-planetarios que contienen;
c) desarrollar técnicas cuantitativas de análisis espectral, utilizando modelos de transporte de radiación que permitan inferir las abundancias de estas moléculas en las citadas regiones;
d) obtener en laboratorio los parámetros moleculares fundamentales necesarios para estos cálculos, en particular las absortividades molares que permitan determinar los coeficientes de Einstein de todas las transiciones observables, esto se realizará con un laboratorio colaborador en Roma con el que ya hemos desarrollado las primeras medidas para cinco aminoácidos (Iglesias-Groth y Cataldo, 2020 Astrobiology);
e) se pretende también utilizar el nuevo telescopio espacial JWST con excelente resolución espectral en el IR medio y extraordinaria sensibilidad para confirmar y refinar la identificación de aminoácidos obtenida con el telescopio Spitzer en la región de Perseo y en otras que están bajo estudio .
