A origem da Química: astrônomos detectam molécula mais antiga do Universo

A composição do Universo, logo após sua origem, era simples: havia aproximadamente três átomos de hidrogênio para cada átomo de hélio. O núcleo de um átomo é formado por duas partículas: prótons e nêutrons. E o que define qual é o elemento da tabela periódica é o número de prótons. Um átomo com um próton é hidrogênio; um átomo com dois prótons, hélio – e assim por diante.

Nessa época, ainda não havia propriamente Química. Pois a Química, mais do que estudar os átomos em si, estuda as interações entre eles. É uma ciência que se dedica a entender o que ocorre quando as casinhas da tabela periódica se encontram e dão origem a estruturas maiores, as moléculas.

Eis que surge a primeira molécula. Ela só poderia ser mesmo uma combinação dos dois átomos que já existiam: o hélio (He) e o hidrogênio (H). Atende pela fórmula HeH⁺, mas você pode chamá-la de íon hidro-hélio. 

Se você enfileirar a fórmula do hidro-hélio, (HeH⁺HeH⁺HeH⁺HeH⁺HeH⁺) ela se transforma em uma enorme risada de Orkut. Por coincidência, o dito cujo riu mesmo na cara dos cientistas. Ele foi fabricado em laboratório há quase um século, mas ninguém o encontrava ocorrendo naturalmente no espaço – o que colocaria em xeque a teoria de que os primeiros elementos foram hidrogênio e hélio, uma das premissas do modelo teórico do Big Bang.

Agora, uma equipe internacional de pesquisadores localizou a molécula foragida.

Sua assinatura química foi encontrada na luz emitida pelo objeto NGC 7027, uma pequena e brilhante nebulosa planetária a 3 mil anos-luz daqui, na direção da constelação do Cisne. Essa nuvem de compostos tem sido arremessada ao espaço ao longo dos últimos 600 anos por uma estrela anã branca moribunda, que aos poucos perde camadas de gás para o espaço.

Esse processo, é bom pontuar, não é o mesmo daquele que formou as primeiras espécimes de HeH⁺ pouco após o Big Bang, quando o Universo tinha só 380 mil anos de vida. Mesmo assim, gerou a mesma molécula. Oba! 

Você deve ter percebido que, além dos símbolos “He” e “H”, que significam hélio e hidrogênio, o nome da molécula também tem um “+”. Esse “+” indica que a molécula tem carga elétrica positiva, isto é: que existe um próton (que tem carga positiva) sem um elétron (que tem carga negativa) para compensá-lo. 

Esse próton extra nada mais é do que núcleo do átomo de hidrogênio – lembra quando falamos, lá no começo do texto, que o hidrogênio só tem um próton?

“Mesmo que sua importância na Terra hoje seja limitada, a química do Universo começou com esse íon”, escrevem os autores do artigo publicado no periódico Nature. “A falta de uma evidência definitiva de sua existência no espaço interestelar tem sido um dilema para a astronomia.” Uma grande dificuldade para detectar o hidro-hélio é que sua assinatura no espectro da luz quase se sobrepõe à de uma outra molécula feita de hidrogênio e carbono.

(Cientistas descobrem moléculas no espaço pela maneira como elas absorvem ou deixam passar a luz que chega aos nossos olhos: seria impossível ir lá buscar as moléculas pessoalmente para analisá-las em laboratório.)

Para contornar o problema, foi preciso utilizar um instrumento sofisticado construído em parceria pela Nasa e o Centro Aeroespacial Alemão. Acoplado em um telescópio com abertura de 2,7 metros, o instrumento fica dentro de um Boeing 747 modificado e sobrevoa o planeta a uma altura de 13,7 quilômetros. De lá do alto, o vapor d’água da atmosfera não interfere nas análises de assinaturas químicas no espectro da luz que vem dos astros.

Além disso, a alta resolução dos instrumentos embarcados na missão Sofia mostrou-se determinante para que o hidro-hélio fosse diferenciado dos sinais de outras moléculas. De acordo com reportagem do jornal britânico The Guardian, a comunidade científica está empolgada com a descoberta, mas há quem diga que será preciso encontrar outros íons HeH⁺ para obter uma confirmação definitiva.

Rolf Güsten, primeiro autor do estudo e pesquisador do Instituto Max Planck de Radioastronomia, afirma que as chances de o achado estar equivocado são mínimas. “A falta de evidência de que o hidro-hélio existe no Universo local questionou o nosso entendimento sobre a química no início do Universo”, disse Güsten. “A detecção reportada resolve essas dúvidas.” Já não era sem tempo de a ancestral das moléculas dar as caras.