Una birra fredda in una giornata calda o un berretto da whisky accanto a un fuoco di carbone. Un bicchiere ben meritato può sciogliere il tuo pensiero fino a quando non ti senti in grado di perforare i misteri della vita, della morte, dell'amore e dell'identità. In momenti come questi, l'alcool e il cosmico possono sembrare intimamente intrecciati.
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Quindi forse non dovrebbe sorprendere che l'universo sia pieno di alcol. Nel gas che occupa lo spazio tra le stelle, la materia dura è quasi pervasiva. Cosa ci fa li? È tempo di lanciare dei grossi razzi per iniziare a collezionarlo?
Gli elementi chimici intorno a noi riflettono la storia dell'universo e le stelle al suo interno. Poco dopo il Big Bang, i protoni si formarono in tutto l'universo in espansione e di raffreddamento. I protoni sono i nuclei degli atomi di idrogeno e i mattoni per i nuclei di tutti gli altri elementi.
Questi sono stati per lo più prodotti dal Big Bang attraverso reazioni nucleari nei nuclei densi di stelle calde. Elementi più pesanti come il piombo o l'oro sono fabbricati solo in rare massicce stelle o eventi incredibilmente esplosivi.
Molecola di etanolo (Wikimedia Commons) Quelli più leggeri come il carbonio e l'ossigeno sono sintetizzati nei cicli di vita di moltissime stelle ordinarie, incluso il nostro sole alla fine. Come l'idrogeno, sono tra i più comuni nell'universo. Nei vasti spazi tra le stelle, in genere l'88% degli atomi è idrogeno, il 10% è elio e il restante 2% è principalmente carbonio e ossigeno.
Che è una grande notizia per gli appassionati di alcol. Ogni molecola di etanolo, l'alcool che ci dà così tanto piacere, include nove atomi: due di carbonio, uno di ossigeno e sei di idrogeno. Da qui il simbolo chimico C₂H₆O. È come se l'universo si trasformasse di proposito in una monumentale distilleria.
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Gli spazi tra le stelle sono noti come mezzo interstellare. La famosa Nebulosa di Orione è forse l'esempio più noto. È la regione di formazione stellare più vicina alla Terra e visibile ad occhio nudo, anche se a distanza di oltre 1.300 anni luce.
Tuttavia, mentre tendiamo a concentrarci sulle parti colorate delle nebulose come Orion, dove stanno emergendo le stelle, non è da qui che proviene l'alcool. Le stelle emergenti producono un'intensa radiazione ultravioletta, che distrugge le molecole vicine e rende più difficile la formazione di nuove sostanze.
Nebulosa di Orione (Wikimedia Commons) Invece devi guardare le parti del mezzo interstellare che appaiono agli astronomi come scure e nuvolose, e solo debolmente illuminate da stelle distanti. Il gas in questi spazi è estremamente freddo, leggermente inferiore a -260 ℃, o circa 10 ℃ sopra lo zero assoluto. Questo lo rende molto lento.
È anche incredibilmente ampiamente disperso. A livello del mare sulla Terra, secondo i miei calcoli ci sono circa 3x10 25 molecole per metro cubo di aria - che è un tre seguito da 25 zeri, un numero enormemente enorme. All'altitudine del jet passeggeri, a circa 36.000 piedi, la densità delle molecole è circa un terzo di questo valore - diciamo 1x10 25 . Faremmo fatica a respirare al di fuori del velivolo, ma in termini assoluti è ancora un bel po 'di gas.
Ora confrontalo con le parti scure del mezzo interstellare, dove di solito ci sono 100.000.000.000 di particelle per metro cubo, o 1x10 11, e spesso molto meno di quello. Raramente questi atomi si avvicinano abbastanza per interagire. Tuttavia, quando lo fanno, possono formare molecole meno inclini a essere spazzate via da ulteriori collisioni ad alta velocità rispetto a quando accade la stessa cosa sulla Terra.
La prova è là fuori. (Tragoolchitr Jittasaiyapan) Se un atomo di carbonio incontra un atomo di idrogeno, per esempio, possono rimanere uniti come una molecola chiamata metilidino (simbolo chimico CH). Il metilidino è altamente reattivo e quindi viene rapidamente distrutto sulla Terra, ma è comune nel mezzo interstellare.
Molecole semplici come queste sono più libere di incontrare altre molecole e atomi e lentamente accumulano sostanze più complesse. A volte le molecole vengono distrutte dalla luce ultravioletta proveniente da stelle distanti, ma questa luce può anche trasformare le particelle in versioni leggermente diverse di se stesse chiamate ioni, espandendo così lentamente la gamma di molecole che possono formarsi.
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Fare una molecola a nove atomi come l'etanolo in queste condizioni fresche e tenue potrebbe richiedere ancora un tempo estremamente lungo - sicuramente molto più lungo dei sette giorni in cui potresti fermentare la birra fatta in casa in soffitta, per non parlare del tempo necessario per camminare verso il negozio di liquori.
Ma c'è aiuto a portata di mano da altre semplici molecole organiche, che iniziano a rimanere attaccate per formare granelli di polvere, qualcosa come la fuliggine. Sulla superficie di questi granuli, le reazioni chimiche avvengono molto più rapidamente perché le molecole si tengono in prossimità di esse.
Sono quindi le fredde regioni fuligginose, i potenziali luoghi di nascita stellari del futuro, che incoraggiano le molecole complesse ad apparire più rapidamente. Dalle linee spettrali distintive di diverse particelle in queste regioni possiamo dire che c'è acqua, anidride carbonica, metano e ammoniaca, ma anche un sacco di etanolo.
Spazio per di più! (Africa Studio) Ora, quando dico molto, devi tenere presente la vastità dell'universo. E stiamo ancora parlando di circa uno su ogni 10 m di atomi e molecole. Supponiamo che tu possa viaggiare attraverso lo spazio interstellare con in mano un bicchiere di pinta, raccogliendo solo alcol mentre ti muovi. Per raccogliere abbastanza per una pinta di birra dovresti viaggiare per circa mezzo milione di anni luce - molto più lontano delle dimensioni della nostra Via Lattea.
In breve, ci sono quantità incredibilmente grandi di alcool nello spazio. Ma poiché è disperso su distanze davvero enormi, le aziende di bevande possono riposare facilmente. Sarà una giornata fredda sul sole prima di capire come raccoglierne una, mi dispiace dirlo.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation.
Alexander MacKinnon, conferenziere senior, astrofisica, Università di Glasgow
