Astroquímica: história, o que estuda, ramos - Ciência - 2023

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o astroquímica É o ramo da astronomia que combina química, astronomia e física para explicar o comportamento da matéria no nível molecular, nas várias condições que prevalecem no espaço.

Elementos químicos fora da Terra também estão presentes em nosso planeta. No entanto, a maneira como eles se combinam e as formas que os compostos assumem são diferentes das vistas aqui.

Isso se deve ao fato de que as condições do espaço, como pressão, temperatura e nível de exposição à radiação, são muito diferentes. Essa variedade de ambientes extremos faz com que os elementos se comportem de maneiras inesperadas.

Assim, os astroquímicos estudam corpos celestes, procuram moléculas em estrelas e planetas e analisam seu comportamento para explicar suas propriedades, usando a luz e outras radiações eletromagnéticas.

Eles também aproveitam os dados coletados em missões espaciais e, quando surge a oportunidade, também usam meteoritos e a grande quantidade de poeira cósmica que atinge as proximidades.

Com todas essas informações, são feitas simulações e tenta-se reproduzir vários ambientes de laboratório. A partir das observações obtidas, eles desenvolvem modelos para descrever não só a origem, mas também as condições físicas e químicas em diferentes lugares do universo.

História da astroquímica

Em 1937, os cientistas encontraram evidências dos primeiros compostos fora da Terra: alguns hidrocarbonetos e o íon cianeto CN. Naturalmente, já era conhecida a presença de átomos, mas não de substâncias mais complexas.

No entanto, o interesse dos químicos na composição do ambiente extraterrestre data muito mais longe.

Século XIX

A descoberta das primeiras moléculas no espaço deu-se graças a técnicas espectroscópicas, desenvolvidas pelos experimentos do físico e óptico alemão Joseph Fraunhofer (1787-1826) em 1814.

Fraunhofer analisou a luz que passava por substâncias comuns, como o sal de mesa, e ficou surpreso ao ver que elas deixaram sua assinatura única na forma de linhas escuras de absorção na luz.

Assim, os cientistas logo conseguiram descobrir a composição química das substâncias analisando a luz que passa por elas, disciplina que chamaram espectroscopia.

Este físico alemão tornou-se talvez o primeiro astroquímico da história, porque quando inventou o espectroscópio, não hesitou em direcioná-lo para outras fontes de luz: o Sol, Sírio e outras estrelas, descobrindo que cada uma tinha um padrão de luz distinto.

Século XX

Por volta de 1938, o químico suíço Victor Goldschmidt observou, após analisar a composição dos meteoritos, que os minerais de origem extraterrestre tinham certas diferenças com os terrestres.

Isso porque, embora fossem formados pelos mesmos elementos, as condições de sua formação eram notavelmente diferentes.

Desde então, mais e mais compostos químicos surgiram no espaço, desde as primeiras moléculas do início do século XX. Um muito importante que foi descoberto na década de 1960 é o radical OH, seguido pelo formaldeído, monóxido de carbono e água. Todas essas descobertas se devem à astroquímica.

Esta última molécula, a da água, também é muito importante, pois saber que sua existência é relativamente frequente em outros lugares, além da Terra, aumenta as probabilidades de futuros assentamentos humanos em outros planetas.

Hoje os astroquímicos têm uma tarefa fascinante pela frente: descobrir tudo sobre a química dos exoplanetas. O número de exoplanetas descobertos aumenta a cada ano.

O que a astroquímica estuda? (Objeto de estudo)

Os objetos de estudo da astroquímica são os elementos e compostos presentes no espaço e em outros corpos celestes fora da Terra, suas interações e os efeitos que a radiação eletromagnética tem sobre eles.

Um exemplo de um estudo astroquímico

Os experimentos com poeira cósmica foram realizados em laboratórios de pesquisa astroquímica da NASA.

Para fazer isso, os pesquisadores simularam poeira interestelar condensada na vizinhança das estrelas, combinando produtos químicos em uma fornalha, da qual extraíram silicatos em pó.

A ideia era observar as transformações desse símile da poeira cósmica, tanto na presença quanto na ausência de luz. E eles descobriram que, em condições semelhantes às do espaço interestelar, é possível criar centenas de novos compostos.

Ramos (subcampos) da astroquímica

Na astroquímica, as técnicas da química experimental são aplicadas para analisar as amostras, desde que estejam à mão. Eles geralmente chegam com meteoritos, que são altamente valorizados, pois oferecem a oportunidade de analisar diretamente um objeto que não se formou na Terra.

Conseqüentemente, o trabalho em astroquímica é geralmente dividido em duas grandes áreas de trabalho. Antes de passar a descrevê-los, deve-se notar que não se trata de uma divisão rigorosa, pois a astroquímica é uma ciência totalmente interdisciplinar:

Cosmoquímica

É o ramo da astroquímica encarregado de estudar os isótopos e compostos presentes no sistema solar, valendo-se de técnicas experimentais para analisar toda a matéria extraterrestre que consegue chegar à Terra.

Esses materiais incluem meteoritos, que são fragmentos de corpos celestes pertencentes ao sistema solar, bem como a poeira cósmica em queda contínua e as rochas lunares trazidas por missões espaciais.

Eles também fazem uso de todos os dados recuperados por essas missões espaciais. Com todas essas informações, os astroquímicos criam modelos e os verificam por meio de simulações de computador,

Com isso tentam explicar a formação dos elementos e compostos detectados.Assim, elaboram um panorama descritivo dos mecanismos que os originaram.

Astrofísica molecular

Este é o nome dado à investigação dos elementos e compostos presentes no meio interestelar e sua interação com a radiação eletromagnética, da qual a luz visível é apenas uma parte.

E é que não apenas a luz visível traz informações sobre o meio por onde passa, outras radiações também o fazem.

Essas informações também são usadas para simulações de computador e experimentos de laboratório controlados. A partir daí, surgem novas teorias sobre a formação de estrelas e sistemas planetários.

Técnicas principais

Entre as principais técnicas utilizadas em astroquímica estão:

Espectroscopia astronômica

É a técnica que analisa a luz que passa pelo meio interestelar, bem como a produzida pelas estrelas. Sob essa luz fica o traço da identidade dos compostos presentes no meio.

Radioastronomia

Ele se concentra na radiação eletromagnética proveniente de corpos celestes em comprimentos de onda de rádio.

Radiotelescópios equipados com antenas amplificadoras são utilizados para captar sinais de rádio, graças aos quais foi detectada a presença de numerosos compostos orgânicos e inorgânicos.

Espectroscopia infravermelha

A radiação infravermelha revela a presença de comprimentos de onda característicos de certos compostos, especialmente minerais.

É capturado por telescópios infravermelhos especiais localizados no topo de altas montanhas ou detectores colocados em satélites artificiais, uma vez que a atmosfera terrestre absorve quase toda a radiação infravermelha do espaço.

A poeira cósmica é transparente à radiação infravermelha, portanto, usá-la revela estruturas que, de outra forma, estão ocultas, como o centro da galáxia, por exemplo.

Referências

Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2ª Edição. Pearson.
Castro, E. Astrochemistry. Recuperado em: cedetrabajo.org.
Karttunen, H. 2017. Astronomia Fundamental. 6º. Edição. Springer Verlag.
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Wikipedia. Astrochemistry. Recuperado de: es.wikipedia.org.