DI ANTARIKSA, MOLEKUL YANG KURANG STABIL MENANG

Banyak molekul yang ditemukan di antariksa tersusun dari hanya empat unsur: hidrogen, karbon, nitrogen, dan oksigen — bahan penyusun kimia organik dan prebiotik. Jika disusun dengan cara yang tepat, unsur-unsur itu dapat membentuk ikatan peptida, –C(=O)–N(–H)–, yang menghubungkan asam amino menjadi protein. Para penulis memandang gugus isosianat, –N=C=O, sebagai substruktur esensialnya: rantai N–C–O yang sama. Dari lebih dari 350 molekul yang teridentifikasi di antara bintang-bintang, hanya lima yang membawanya, termasuk asam isosianat, HNCO.

Dua cara menambahkan proton

Asam isosianat dapat menangkap satu proton tambahan di dua tempat. Pada nitrogen, ia menjadi H₂NCO⁺, susunan yang paling stabil, yang sudah terdeteksi di antariksa. Pada oksigen, ia menjadi HNCOH⁺, sebuah isomer — atom-atom yang sama, susunan yang berbeda — yang energinya lebih tinggi, sebesar 18 kilokalori per mol — energi yang dibawa gas bersuhu sekitar 9.000 kelvin, jauh di atas suhu awan yang sekitar 100 kelvin.

Teori dan laboratorium mengisyaratkan bahwa bentuk kedua ini seharusnya tidak langka. Perhitungan terbaru tentang reaksi antara ion H₃⁺ dan HNCO, yang diduga sebagai salah satu jalur utama pembentukan ion-ion ini, mendapati bahwa reaksi itu menghasilkan HNCOH⁺ dalam sekitar 80% kasus. Dalam sebuah eksperimen laboratorium, HNCOH⁺ dua kali lebih melimpah daripada H₂NCO⁺. Dan setelah terbentuk, HNCOH⁺ hampir tidak dapat berubah menjadi kembarannya yang stabil: sebuah penghalang energi yang tinggi menghadang. Namun, tak seorang pun pernah melihatnya di antariksa.

Awan yang diguncang tabrakan

Marta Rey-Montejo, dari Centro de Astrobiología di Spanyol, bersama rekan-rekannya di Spanyol, Jerman, Jepang, Amerika Serikat, dan Cile mengarahkan pengamatan ke G+0.693-0.027, sebuah awan molekul di dekat pusat Bima Sakti. Gelombang kejut berskala besar, kemungkinan akibat tabrakan antarawan, merenggut materi dari mantel es dan inti butiran debu lalu melepaskannya ke dalam gas. Hal itu menjadikan awan ini salah satu tempat paling subur untuk menemukan molekul baru.

Mereka menggunakan survei ultradalam atas awan itu oleh tiga teleskop radio — antena Yebes 40 meter, IRAM 30 meter, dan APEX — yang mencakup hampir 150 GHz frekuensi antara 31 dan 275 GHz.

Tujuh garis, satu molekul

Molekul yang berputar di antariksa memancarkan pada sebuah tangga frekuensi radio yang presisi, masing-masing muncul sebagai lonjakan sempit — sebuah garis spektrum. Hanya dua anak tangga terendah HNCOH⁺ yang pernah diukur di laboratorium, sehingga tim mengekstrapolasi sisanya. Delapan anak tangga jatuh di dalam cakupan survei; tujuh dapat dianalisis, sedangkan yang kedelapan tertutup oleh sebuah garis dari atmosfer Bumi.

Semuanya cocok. Pencocokan (fit) memberikan kerapatan kolom 9,9 × 10¹² molekul per sentimeter persegi sepanjang garis pandang, kelimpahan sekitar 7,3 × 10⁻¹¹ relatif terhadap hidrogen molekuler, dan suhu sekitar 24 kelvin untuk rotasi molekul itu. Sebagian besar garis ini belum pernah diukur di laboratorium mana pun; dari garis-garis itu, tim memperoleh nilai pertama tentang seberapa jauh molekul yang berputar itu meregang, sangat sesuai dengan perhitungan kimia kuantum.

Ketujuh garis rotasi HNCOH⁺ ke arah G+0.693: spektrum teramati (abu-abu), pencocokan untuk HNCOH⁺ (merah), semua molekul yang dikenal (biru). Struktur molekul itu ditunjukkan di kanan bawah. — Gambar 1, Rey-Montejo dkk. (2026), arXiv:2610.39654.

Kembaran yang kurang stabil menang

Dengan data yang lebih baru, tim juga mengukur ulang kembaran yang stabil, H₂NCO⁺: 2,6 × 10¹² per sentimeter persegi. Itu membuat HNCOH⁺ 3,8 kali lebih melimpah.

Jika kedua bentuk itu sekadar menyeimbangkan diri menurut energinya, pada suhu awan sekitar 70 hingga 140 kelvin, HNCOH⁺ akan lebih dari 20 orde besaran lebih langka daripada H₂NCO⁺. Sebaliknya, kelimpahannya mencerminkan cara pembentukannya: reaksi yang membentuk ion-ion ini lebih menyukai bentuk yang kurang stabil. Para penulis mencatat bahwa keluarga isomer lain di antariksa menunjukkan pola yang sama, dengan bentuk berenergi tinggi yang sama umumnya dengan pasangan stabilnya. Kedua ion itu juga berbeda dalam seberapa cepat keduanya berputar: HNCOH⁺ tampak lebih hangat daripada H₂NCO⁺ (sekitar 24 berbanding 9 kelvin, sementara gasnya sendiri bersuhu sekitar 70 hingga 140 kelvin). Salah satu kemungkinan penyebabnya, menurut para penulis: HNCOH⁺ kurang polar, sehingga lebih sulit melepaskan energi rotasinya sebagai gelombang radio, dan tumbukan dengan gas membuatnya terus berputar lebih cepat.

Enam molekul dan terus bertambah

HNCOH⁺ adalah molekul keenam yang ditemukan di antariksa yang membawa gugus isosianat. Para penulis menyerukan studi laboratorium khusus untuk memetakan spektrum rotasinya secara lengkap. Pelajaran mereka yang lebih luas menyangkut cara kerja kimia di antara bintang-bintang: di sana, susunan atom yang paling stabil belum tentu yang paling umum — yang menentukan adalah jalan yang ditempuh sebuah molekul untuk lahir.