L'astrochimica è una giovane disciplina che sfrutta strumenti di chimica fisica per studiare la composizione e le reazioni di atomi, ioni e molecole nello spazio. L'argomento include la raccolta di informazioni spettroscopiche da osservatori terrestri e spaziali e studi di laboratorio che replicano i duri ambienti dello spazio e la modellazione. Il rilevamento di >200 molecole nelle regioni interstellari (IS) con condizioni di T, P estreme sfida la nostra comprensione della reattività chimica. Inoltre, la relazione di alcune di queste specie (per esempio formammide, glicolaldeide) con i mattoni della vita (aminoacidi, zuccheri, nucleobasi) suggerisce che gli oggetti IS possono essere le fabbriche chimiche da cui si verificano massicce consegne di composti organici (tramite comete/asteroidi/meteoriti) a pianeti di nuova formazione, possibilmente innescando l'emergere della vita.
In questo progetto, estendiamo lo stesso approccio combinato chimico/astronomico usato con successo per capire la chimica delle molecole organiche contenenti O, N nello spazio alle molecole che includono elementi oltre il 2° periodo. È la prima volta che un approccio così coordinato e sistematico viene proposto per queste specie. L'obiettivo è quello di svelare la chimica che porta alle molecole prebiotiche portatrici di S, P, l'inclusione di Si/metallo nelle particelle di polvere, e il ruolo della chimica del Cl che è per lo più sconosciuto.
Da un punto di vista fisico-chimico, perseguiremo: 1) la caratterizzazione spettroscopica delle specie non rilevate, sia isolate in fase gassosa che adsorbite sul ghiaccio d'acqua e 2) la definizione dei loro percorsi di formazione (così come quelli di altre specie rilevate) sia in fase gassosa (reazioni neutro-neutrali o ioniche-neutrali) che sulla superficie ghiacciata dei grani di IS. Questo lavoro sarà completato da osservazioni astronomiche verso regioni di formazione stellare simili al Sole che si concentreranno su 3) la rilevazione delle specie appena caratterizzate e 4) la creazione di un censimento delle molecole più comuni che contengono questi elementi per affrontare i loro possibili percorsi di formazione. Inoltre, sarà determinata l'energia di legame di diverse molecole contenenti elementi oltre il 2° periodo sul ghiaccio. Infine, 5) le informazioni ottenute sui percorsi di formazione saranno testate in modelli astrochimici.
Un approccio combinato teorico/sperimentale sarà utilizzato sia per caratterizzare la spettroscopia delle molecole target sia per determinare i parametri di cinetica necessari per la modellazione astrochimica. Il team proposto ha tutte le competenze necessarie per affrontare un compito così impegnativo, come ben dimostrato dalle loro collaborazioni esistenti all'interno di progetti nazionali/finanziati dall'UE.
Il progetto proposto è molto tempestivo, poiché le capacità osservative hanno recentemente raggiunto la sensibilità e la risoluzione per ottenere non solo la semplice rilevazione ma anche la distribuzione spaziale delle molecole meno abbondanti. Inoltre, le lezioni apprese dalla formazione di molecole interstellari contenenti C,O,N guideranno la ricerca dei percorsi di formazione delle analoghe specie contenenti Si,S,P.