Rilevamento di idrocarburi ciclici contenenti zolfo nello spazio

Anelli di zolfo nella nebbia cosmica

Quando immaginiamo gli ingredienti della vita che vagano nello spazio, pensiamo spesso a molecole semplici come l’acqua o l’anidride carbonica. Ma la vita sulla Terra dipende anche dallo zolfo, un elemento dal caratteristico odore presente nelle proteine, nelle vitamine e in molti composti industriali. Questo studio mostra che molecole ad anello sorprendentemente complesse contenenti zolfo si formano già nelle nubi oscure vicino al centro della nostra Galassia, suggerendo che alcuni dei mattoni chimici più elaborati della vita potrebbero iniziare il loro viaggio molto prima della formazione dei pianeti.

Perché lo zolfo nello spazio conta per la vita

Sulla Terra lo zolfo è integrato nelle macchine biologiche essenziali, dagli amminoacidi che costituiscono le proteine fino ai cofattori metabolici chiave. Anche meteoriti e campioni cometari contengono una ricca varietà di composti organici contenenti zolfo, incluse strutture ad anello. Eppure, quando gli astronomi sondano lo spazio interstellare, osservano di solito solo piccole molecole di zolfo, ben meno di quanto ci si aspetterebbe dalla abbondanza cosmica complessiva di questo elemento. Questa discrepanza di lunga data suggerisce che gran parte dello zolfo potrebbe nascondersi in forme difficili da rilevare, e capire dove si trova è cruciale per tracciare come la chimica favorevole alla vita viaggia dalle nubi interstellari ai pianeti giovani.

Un nuovo anello di zolfo individuato in una nube galattica

Gli autori si sono concentrati su una gigantesca nube molecolare chiamata G+0.693, situata nel complesso Sagittarius B2 vicino al centro della Via Lattea. Questa nube è un deposito di molecole organiche complesse ed è costantemente agitata da lente collisioni tra nubi e dal bombardamento di particelle energetiche. Combinando osservazioni ultra-sensibili di due grandi radiotelescopi in Spagna, hanno scandagliato un ampio intervallo di frequenze radio alla ricerca di deboli impronte spettrali di molecole finora inviste. Segnalano la chiara rilevazione di un anello contenente zolfo formato da 13 atomi, la 2,5-cicloesadien-1-tione, parente chimico di una molecola più semplice nota nei meteoriti come tiofenolo. Questa molecola è ora la specie contenente zolfo più grande mai identificata nel gas interstellare e il primo esempio confermato di un idrocarburo ciclico contenente zolfo nello spazio.

Dai bagliori in laboratorio alle impronte cosmiche

Individuare una molecola così specifica nel cielo è possibile solo se la sua firma radio è nota a priori. Per ottenere quell’impronta, il gruppo ha prima prodotto in laboratorio la 2,5-cicloesadien-1-tione. Hanno fatto passare gas di tiofenolo attraverso una scarica elettrica in un getto supersonico e misurato le molecole risultanti con un spettrometro microonde ad alta precisione. Questo apparato ha raffreddato i prodotti a pochi gradi sopra lo zero assoluto, emulando da vicino le condizioni interstellari e permettendo di registrare linee rotazionali estremamente nette. Dozzine di queste linee sono state poi adattate con modelli quantico-chimici per estrarre le costanti rotazionali della molecola e prevedere le sue frequenze di emissione con precisione di kilohertz. Armati di questo catalogo, gli astronomi hanno potuto quindi associare dozzine di linee non sovrapposte nella survey di G+0.693, escludendo confusioni con oltre 140 altre molecole note nella nube.

Indizi su come si formano gli anelli di zolfo

Rilevare la molecola è solo il primo passo; la sfida successiva è capire come si forma. La densità moderata e la bassa temperatura di eccitazione della nube significano che sono visibili solo transizioni a bassa energia, ma queste rivelano comunque che la 2,5-cicloesadien-1-tione, sebbene rara, è chiaramente presente. Gli autori la confrontano con i suoi parenti strutturali—un altro isomero ad anello e il tiofenolo stesso—che non sono osservati in modo marcato. Sostengono che la specie appena rilevata sia favorita perché possiede una polarità elettrica più forte, il che la rende più facile da individuare, ma potrebbe anche formarsi in modo più efficiente. Appoggiandosi a esperimenti e modelli della chimica del carbonio correlata, suggeriscono che reazioni sulle superfici ghiacciate dei granelli di polvere, indotte dai raggi cosmici e poi rilasciate da shock delicati, potrebbero assemblare piccole catene carbonio‑zolfo in anelli più grandi. Tuttavia, non sono ancora stati elaborati percorsi dettagliati né in laboratorio né teoricamente, lasciando la ricetta esatta una questione aperta.

Che cosa significa per il mistero dello zolfo mancante

Benché questo nuovo anello di zolfo costituisca solo una piccola parte del bilancio dello zolfo in G+0.693, la sua scoperta è probabilmente un indizio che molte altre molecole correlate aspettano di essere trovate. Proprio come la prima rilevazione di un anello aromatico semplice con un gruppo cianuro ha aperto la strada a un’intera popolazione di anelli di carbonio complessi nello spazio, la 2,5-cicloesadien-1-tione potrebbe essere la capostipite di una famiglia di anelli ricchi di zolfo e di composti policiclici più grandi. Queste specie probabilmente non risolvono completamente il problema dello “zolfo mancante” nelle nubi dense, ma forniscono un collegamento concreto tra la chimica del gas interstellare e gli organici ricchi di zolfo osservati in meteoriti e materiale cometario. In questo modo, il lavoro contribuisce a completare un ulteriore anello della catena che connette gli spazi freddi e diffusi tra le stelle alle superfici calde e viventi dei pianeti.

Citazione: Araki, M., Sanz-Novo, M., Endres, C.P. et al. A detection of sulfur-bearing cyclic hydrocarbons in space. Nat Astron 10, 401–409 (2026). https://doi.org/10.1038/s41550-025-02749-7

Parole chiave: molecole interstellari, chimica dello zolfo, astrobiologia, nubi molecolari, organici prebiotici