Até agora, na comunidade científica, tem prevalecido a visão de que processos térmicos associados exclusivamente à combustão e ao processamento de alta temperatura de matérias-primas orgânicas como petróleo, carvão, madeira, lixo, alimentos e tabaco sustentam a formação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs).
No entanto, os cientistas da Universidade de Samara, juntamente com seus colegas da Universidade do Havaí, da Universidade Internacional da Flórida e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, provaram que a síntese química dos HPAs pode ocorrer em temperaturas muito baixas, a saber -183 C. A atenção deles para este tópico foi atraída, entre outras coisas, pelos resultados da NASA e da missão da Agência Espacial Européia Cassini-Huygens a maior lua de Saturno, Titã. Durante a missão espacial de uma estação interplanetária automática, a molécula de benzeno foi descoberta na atmosfera de Titã.
Isso, por sua vez, levou os cientistas a acreditarem que o surgimento e o crescimento das camadas de neblina laranja-acastanhada que circundam essa lua é exatamente responsabilidade dos HPAs. No entanto, os mecanismos químicos fundamentais que levaram à síntese química de HPAs na atmosfera de Titan à temperaturas muito baixas não foram divulgados.
No âmbito do “Desenvolvimento de Modelos de Combustão Fisicamente Fundamentados” sob a orientação do Professor da Universidade Internacional da Flórida, Alexander Mebel, os cientistas da Universidade de Samara procuraram os mecanismos de formação de HPA usando métodos modernos de cálculo quântico de alta precisão. Com base nesses dados, seus colegas da Universidade do Havaí e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley conduziram experimentos de laboratório que confirmaram que os protótipos de moléculas de HPA (antraceno e fenantreno) são sintetizados em reações livres de barreira que ocorrem em baixas temperaturas típicas da atmosfera de Titã.
O antraceno e o fenantreno, por sua vez, são os “tijolos” originais para moléculas maiores de HPA, assim como precursores de compostos químicos mais complexos que foram encontrados nas camadas de neblina orgânicas laranja-acastanhadas que circundam a lua de Saturno. “Detecção experimental e descrição teórica dessas reações químicas elementares mudam a noção bem estabelecida de que os HPAs podem ser formados e são capazes de crescer apenas em temperaturas muito altas, por exemplo, em chamas de combustíveis orgânicos sob condições terrestres”, concluiu Alexander Mebel. – E isso significa que a nossa descoberta leva à mudança das visões científicas existentes sobre como os PAHs podem ser formados e crescer.
“Tradicionalmente, os modelos de síntese de HPA em atmosferas ricas em hidrocarbonetos dos planetas e suas luas, como Titan, assumem a presença de altas temperaturas – enfatiza o professor da Universidade do Havaí Ralf Kaiser. Fornecemos evidências de uma reação de baixa temperatura caminho”. Entender o mecanismo de crescimento da HPA em baixas temperaturas permitirá aos cientistas entender como moléculas orgânicas complexas relacionadas à origem da vida podem ser formadas no Universo.
“Moléculas semelhantes a pequenos HPAs, mas contendo átomos de nitrogênio, são componentes-chave dos ácidos ribonucleicos (RNA, DNA) e alguns aminoácidos, isto é, componentes de proteínas”, associada à evolução química no Universo, levando à origem da vida’, observa Alexander Mebel.
Além disso, o estudo da atmosfera de Titã ajuda a entender os complexos processos químicos que ocorrem não apenas na Terra, mas também em outras luas e planetas. “Usando novos dados, os cientistas podem entender melhor a origem da vida na Terra na época em que o nitrogênio era mais comum em sua atmosfera, como é agora em Titã”, disse Musahid Ahmed, cientista do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.
Quanto à aplicação do trabalho apresentado, deve ser mencionado que o entendimento do mecanismo de crescimento da HPA em chamas permitirá aos cientistas da Universidade de Samara oferecer aos engenheiros os mecanismos para reduzir a liberação dessas substâncias cancerígenas no escape de vários tipos de motores. . E este é um dos principais objetivos do mega projeto da Universidade.
Veja o artigo do projeto no periódico Nature.
Fonte: SpaceDaily
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