NO ESPAÇO, A MOLÉCULA MENOS ESTÁVEL VENCE

Muitas moléculas encontradas no espaço são formadas por apenas quatro elementos: hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio — os blocos de construção da química orgânica e prebiótica. Dispostos da maneira certa, eles podem formar a ligação peptídica, –C(=O)–N(–H)–, que une os aminoácidos em proteínas. Os autores veem no grupo isocianato, –N=C=O, sua subestrutura essencial: a mesma cadeia N–C–O. Das mais de 350 moléculas identificadas entre as estrelas, apenas cinco o continham, entre elas o ácido isociânico, HNCO.

Duas maneiras de acrescentar um próton

O ácido isociânico pode captar um próton extra em dois lugares. No nitrogênio, ele se torna H₂NCO⁺, o arranjo mais estável, já detectado no espaço. No oxigênio, torna-se HNCOH⁺, um isômero — mesmos átomos, arranjo diferente — que fica num nível de energia mais alto, 18 quilocalorias por mol acima — a energia de um gás a cerca de 9.000 kelvin, muito além da centena de kelvin da nuvem.

A teoria e o laboratório sugeriam que a segunda forma não deveria ser rara. Cálculos recentes da reação entre o íon H₃⁺ e o HNCO, considerada uma das principais vias de formação desses íons, concluíram que ela produz HNCOH⁺ em cerca de 80% das vezes. Num experimento de laboratório, o HNCOH⁺ foi duas vezes mais abundante que o H₂NCO⁺. E, uma vez formado, o HNCOH⁺ dificilmente se transforma em seu gêmeo estável: uma alta barreira de energia está no caminho. Mesmo assim, ninguém jamais o tinha visto no espaço.

Uma nuvem sacudida por colisões

Marta Rey-Montejo, do Centro de Astrobiología, na Espanha, e seus colegas da Espanha, Alemanha, Japão, Estados Unidos e Chile observaram na direção de G+0.693-0.027, uma nuvem molecular perto do centro da Via Láctea. Ondas de choque em grande escala, provavelmente vindas de uma colisão entre nuvens, arrancam material dos mantos gelados e dos núcleos dos grãos de poeira e o liberam no gás. Isso faz da nuvem um dos lugares mais prolíficos para descobrir novas moléculas.

Eles usaram um levantamento ultraprofundo da nuvem feito por três radiotelescópios — as antenas Yebes de 40 metros, IRAM de 30 metros e APEX —, cobrindo quase 150 GHz de frequências entre 31 e 275 GHz.

Sete linhas, uma molécula

Uma molécula girando no espaço emite numa escada de frequências de rádio precisas, cada uma aparecendo como um pico estreito — uma linha espectral. Apenas os dois degraus mais baixos do HNCOH⁺ tinham sido medidos em laboratório, então a equipe extrapolou o resto. Oito degraus caíam dentro do levantamento; sete puderam ser analisados, pois o oitavo ficava sob uma linha da atmosfera terrestre.

Todos se encaixaram. O ajuste dá uma densidade de coluna de 9,9 × 10¹² moléculas por centímetro quadrado ao longo da linha de visada, uma abundância de cerca de 7,3 × 10⁻¹¹ em relação ao hidrogênio molecular e uma temperatura de cerca de 24 kelvin para a rotação da molécula. A maioria dessas linhas nunca tinha sido medida em nenhum laboratório; a partir delas, a equipe obteve um primeiro valor para o quanto a molécula em rotação se estica, em estreita concordância com cálculos de química quântica.

As sete linhas rotacionais do HNCOH⁺ na direção de G+0.693: espectro observado (cinza), ajuste para o HNCOH⁺ (vermelho), todas as moléculas conhecidas (azul). A estrutura da molécula aparece no canto inferior direito. — Figura 1, Rey-Montejo et al. (2026), arXiv:2610.39654.

O gêmeo menos estável vence

Com dados mais recentes, a equipe também mediu novamente o gêmeo estável, H₂NCO⁺: 2,6 × 10¹² por centímetro quadrado. Isso torna o HNCOH⁺ 3,8 vezes mais abundante.

Se as duas formas simplesmente se distribuíssem segundo suas energias, à temperatura da nuvem, de cerca de 70 a 140 kelvin, o HNCOH⁺ seria mais de 20 ordens de grandeza mais raro que o H₂NCO⁺. Em vez disso, sua abundância reflete o modo como ele é produzido: a reação que forma esses íons favorece a forma menos estável. Os autores observam que outras famílias de isômeros no espaço mostram o mesmo padrão, com formas de alta energia tão comuns quanto suas contrapartes estáveis. Os dois íons também diferem na rapidez com que giram: o HNCOH⁺ parece mais quente que o H₂NCO⁺ (cerca de 24 contra 9 kelvin, enquanto o próprio gás está a cerca de 70 a 140 kelvin). Uma razão possível, sugerem os autores: o HNCOH⁺ é menos polar, por isso libera sua energia de rotação na forma de ondas de rádio com menos facilidade, e as colisões com o gás o mantêm girando mais depressa.

Seis moléculas, e contando

O HNCOH⁺ é a sexta molécula encontrada no espaço que contém o grupo isocianato. Os autores pedem um estudo de laboratório dedicado para mapear seu espectro rotacional completo. A lição mais ampla que tiram diz respeito ao funcionamento da química entre as estrelas: ali, o arranjo de átomos mais estável não é necessariamente o mais comum — o que conta é o caminho pelo qual uma molécula nasce.