Los ladrillos de la vida aparecen congelados en una galaxia vecina
El telescopio espacial James Webb detecta moléculas orgánicas complejas, como metanol, etanol y ácido acético, en hielos que rodean una estrella en formación fuera de la Vía Láctea. El descubrimiento revela cómo pudo surgir la química de la vida en el universo primitivo.
Por Enrique Coperías
Primer plano de la protoestrella ST6 en la Gran Nube de Magallanes (LMC). Gracias al instrumento MIRI del telescopio espacial James Webb, los investigadores detectaron moléculas orgánicas complejas alrededor de esta joven estrella. La imagen superior derecha muestra la galaxia completa en infrarrojo lejano, mientras que la imagen principal amplía la región de formación estelar de la LMC. En la esquina inferior derecha, la imagen de MIRI a 19 micras revela la ubicación de ST6. Cortesía: NASA/ESA/CSA/JPL-Caltech/M. Sewiło et al. (2025).
Por primera vez, los astrónomos han detectado en una galaxia vecina los ingredientes químicos de la vida. El hallazgo, realizado gracias al telescopio espacial James Webb, muestra que moléculas orgánicas complejas, entre ellas el metanol, el etanol y el ácido acético, se esconden en los hielos que rodean a una estrella en formación de la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite de la Vía Láctea.
El descubrimiento, liderado por la astrónoma Marta Sewiło, de la NASA, supone un salto fundamental en astroquímica: confirma que los componentes básicos de la vida pueden desarrollarse incluso en entornos cósmicos pobres en metales y bajo radiación ultravioleta intensa, condiciones que recuerdan al universo primitivo.
🗣️ «Gracias a la excepcional sensibilidad del James Webb, combinada con su alta resolución angular, hemos podido detectar estas débiles características espectrales asociadas al hielo que rodea a una protoestrella tan lejana. La resolución espectral del James Webb es lo suficientemente alta como para permitir identificaciones fiables», dice Sewilo en un comunicado de la Facultad de Informática, Matemáticas y Ciencias Naturales de la Universidad de Maryland.
«Antes del Webb, el metanol era la única molécula orgánica compleja detectada de forma concluyente en el hielo alrededor de las protoestrellas, incluso en nuestra propia galaxia. La excepcional calidad de nuestras nuevas observaciones nos ayudó a recopilar una inmensa cantidad de información a partir de un solo espectro, más de la que jamás habíamos tenido antes», comenta la astrónoma.
«Estamos viendo cómo se ensamblan las piezas químicas de la vida en un lugar donde hasta ahora pensábamos que la química era demasiado hostil”, explica Sewiło y sus colegas en el artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters. El hallazgo se centra en ST6, una joven protoestrella enterrada en una nube de gas y polvo en la región de formación estelar N158que está situada a unos 160.000 años luz, en la citada Gran Nube de Magallanes.
El laboratorio natural de la Gran Nube de Magallanes
La Gran Nube de Magallanes es una pequeña galaxia irregular, visible a simple vista desde el hemisferio sur, que orbita la Vía Láctea. Su entorno químico es muy distinto al nuestro: contiene solo entre un tercio y la mitad de los elementos pesados, como el carbono, el oxígeno y el nitrógeno, que abundan en el Sistema Solar, y su radiación ultravioleta es mucho más intensa.
Esa combinación de baja metalicidad y radiación fuerte convierte a la Gran Nube de Magallanes en una especie de laboratorio natural para estudiar cómo se forman las estrellas y las moléculas complejas en condiciones que quizá predominaban en el universo temprano, hace más de diez mil millones de años.
🗣️ «El entorno de baja metalicidad, es decir, la reducida abundancia de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, es interesante porque es similar al de las galaxias en épocas cosmológicas anteriores —comenta Sewilo— Lo que aprendemos en la Gran Nube de Magallanes lo podemos aplicar para comprender estas galaxias más lejanas, de cuando el universo era mucho más joven. Las duras condiciones nos dicen más sobre cómo puede producirse la compleja química orgánica en estos entornos primitivos, donde hay muchos menos elementos pesados como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno disponibles para las reacciones químicas».
Hasta ahora, los astrónomos habían detectado en el gas interestelar de esa galaxia algunas moléculas orgánicas sencillas, pero nunca se había observado de manera directa la presencia de moléculas complejas en estado sólido, atrapadas en el hielo interestelar que recubre los granos de polvo. Es precisamente en esos hielos cósmicos, que actúan como laboratorios químicos naturales, donde se cree que se fabrican muchas de las moléculas precursoras de la vida.
Cómo el James Webb detectó los compuestos del hielo interestelar
Para llevar adelante el estudio, el equipo de Sewiło empleó el instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) del telescopio James Webb, un espectrógrafo que analiza la luz infrarroja emitida o absorbida por los objetos celestes. Esa luz permite identificar las huellas digitales químicas de las moléculas presentes en el polvo y el gas interestelar.
Las observaciones, realizadas en marzo de 2024, revelaron una sorprendente riqueza química en el entorno de la protoestrella ST6. En los datos aparecieron las firmas inequívocas de cinco moléculas orgánicas complejas congeladas en el hielo: metanol (CH₃OH), acetaldehído (CH₃CHO), etanol (CH₃CH₂OH), formiato de metilo (HCOOCH₃) y ácido acético (CH₃COOH).
Este último hallazgo es especialmente llamativo, ya que es la primera detección concluyente de ácido acético en estado sólido en el espacio, y las tres anteriores —acetaldehído, etanol y formiato de metilo— se observan también por primera vez fuera de la Vía Láctea y en un entorno de baja metalicidad. El ácido acético, componente esencial del vinagre, y el formiato de metilo son isómeros del glicolaldehído, una molécula relacionada con los azúcares simples, que constituye un paso más hacia los compuestos prebióticos. Su presencia apunta a que los ingredientes para la vida no son exclusivos de nuestra galaxia.
Además de estas moléculas complejas, el espectro del James Webb mostró abundantes hielos simples: agua (H₂O), dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), amoníaco (NH₃) y formaldehído (H₂CO), entre otros. Todos ellos forman parte de las mezclas congeladas que cubren los granos de polvo interestelar y que, al calentarse, pueden liberar al espacio moléculas más elaboradas.
Imagen de la Gran Nube de Magallanes captada desde tierra por el astrofotógrafo alemán Eckhard Slawik. A la izquierda del centro destaca en rojo 30 Doradus, la mayor región de formación estelar del Grupo Local de galaxias, mientras que N11B, otro paritorio de estrella, se aprecia en la parte superior derechaCortesía: Eckhard Slawik / ESA.
Un rompecabezas químico interestelar
El descubrimiento se logró gracias a una técnica de ajuste espectral que compara los datos del James Webb con centenares de espectros de laboratorio de hielos reales. De esta manera, el equipo pudo reconstruir la composición del polvo helado con una precisión sin precedentes.
Las proporciones relativas de las distintas moléculas resultaron reveladoras. En comparación con las protoestrellas de la Vía Láctea, ST6 presenta menos metanol y formaldehído, pero una cantidad relativamente alta de dióxido de carbono y ácido acético. Esa diferencia se atribuye al calor y a la radiación ultravioleta que dominan el entorno de la Gran Nube de Magallanes.
Will Rocha, investigador de la Universidad de Leiden, en los Países Bajos, y coautor del estudio, explica que las moléculas orgánicas complejas pueden formarse tanto en el gas interestelar como en los hielos cósmicos que recubren los granos de polvo.
🗣️ «Nuestra detección de moléculas orgánicas complejas en los hielos respalda estos resultados —dice Rocha—. La detección de este tipo de moléculas congeladas en la Gran Nube de Magallanes demuestra que estas reacciones químicas pueden producirlas eficazmente incluso en un entorno mucho más hostil que el de nuestro vecindario solar».
Cuando los granos de polvo interestelar son más cálidos —por encima de unos 20 grados Kelvin (-253 ºC), los átomos de hidrógeno se evaporan rápidamente y no logran combinarse con el monóxido de carbono para formar metanol. En cambio, el carbono y el oxígeno se reorganizan más fácilmente en CO₂. Este fenómeno, conocido como química de hielo templado, explicaría por qué en la Gran Nube de Magallanes el metanol es escaso y el dióxido de carbono, abundante.
El déficit de metanol afecta en cadena a la formación de moléculas más complejas, ya que muchas de ellas se originan a partir de su transformación en los granos de polvo. Sin embargo, el hecho de que aún así aparezcan etanol, ácido acético o formiato de metilo demuestra que la química prebiótica puede prosperar incluso en ambientes menos fértiles.
Mirando hacia el pasado cósmico: química de la vida en el universo temprano
La investigación de Sewiło y sus colegas va más allá del hallazgo puntual de unas moléculas exóticas, pues ofrece una ventana directa al tipo de química cósmica que debió de dominar en el universo primitivo.
En la época en que se formaron las primeras generaciones de estrellas, las galaxias eran más pobres en metales, como la Gran Nube de Magallanes actual. «Observar cómo se comporta la materia orgánica en un entorno así es, en cierto modo, como viajar atrás en el tiempo», señala la astrónoma Joana Oliveira, coautora del estudio.
El James Webb, con su sensibilidad infrarroja y su poder de resolución, ha hecho posible por primera vez este tipo de detecciones fuera de nuestra galaxia. Antes de su lanzamiento, el metanol era la única molécula orgánica compleja identificada en hielo. Hoy, gracias a este telescopio espacial, el inventario de hielos cósmicos incluye varios alcoholes, ácidos y ésteres.
Ácido acético, el rastro del vinagre en el espacio
Entre todos los compuestos detectados, el ácido acético ocupa un lugar especial. En la Tierra, está directamente relacionado con los procesos bioquímicos de los organismos vivos. En el espacio, su detección implica que las reacciones químicas interestelares que lo producen —combinaciones de radicales CH₃ y HOCO en los granos de hielo— son posibles incluso en condiciones extremas.
Los modelos químicos indican que el ácido acético se forma de manera temprana, y está favorecido por la radiación ultravioleta que rompe moléculas simples y permite recombinaciones. De hecho, la abundancia relativamente alta de esta sustancia en ST6 podría deberse precisamente a la intensa radiación del entorno magallánico.
El equipo comparó los resultados con simulaciones teóricas desarrolladas en la Universidad de Cornell, en Estados Unidos, que predicen la evolución de las moléculas orgánicas en el gas y el hielo. Las observaciones del James Webb mostraron una proporción de ácido acético frente a formiato de metilo unas cuarenta veces mayor que la prevista por los modelos estándar, lo que sugiere que la química impulsada por la luz ultravioleta desempeña un papel mucho más importante de lo esperado.
El turbulento corazón de la Gran Nube de Magallanes, con nubes y filamentos que recuerdan fuego y lava pero que en realidad son fríos cúmulos de gas, polvo y estrellas. La imagen, obtenida por los observatorios espaciales Herschel y Spitzer, revela zonas de polvo frío en tonos rojos y verdes y regiones calientes de intensa formación estelar en blanco y azul. Cortesía: ESA/NASA/JPL-Caltech/STScI
De los granos de hielo a los mundos habitables
El descubrimiento tiene implicaciones directas para el origen de la vida. Las moléculas halladas por el James Webb se encuentran atrapadas en mantos de hielo que envuelven los granos de polvo interestelar. Con el tiempo, esas partículas se agrupan y dan lugar a cometas, planetas y lunas. Al calentarse, los hielos se evaporan y liberan sus moléculas al gas circundante, enriqueciendo el medio con los ingredientes necesarios para la química prebiótica.
🗣️ «De momento solo tenemos una fuente en la Gran Nube de Magallanes y cuatro fuentes con detección de estas moléculas orgánicas complejas en hielos dentro de la Vía Láctea. Necesitamos muestras más amplias en ambas galaxias para confirmar nuestros resultados iniciales, que apuntan a diferencias en la abundancia de estas moléculas entre las dos galaxias —señala Sewiło. Y añade—: Pero con este descubrimiento hemos dado un paso importante para entender cómo surge la química compleja en el universo y hemos abierto nuevas posibilidades para investigar cómo apareció la vida»
Sewiło cree que «si estas moléculas existen en otras galaxias, significa que la base química para la vida es más universal de lo que pensábamos». Los resultados, añade, indican que los procesos que preceden a la formación de los aminoácidos y azúcares pudieron comenzar en el cosmos mucho antes que en la Tierra.
Una nueva era para la astroquímica y la búsqueda de vida en el cosmos
El estudio de ST6 es solo el comienzo. La misma campaña del James Webb observará otras protoestrellas en la Gran Nube de Magallanes y en su compañera, la Pequeña Nube de Magallanes, para comparar su química interestelar con la de regiones más cercanas.
Los investigadores esperan ampliar el catálogo de moléculas orgánicas complejas y comprender cómo influyen la temperatura, la radiación ultravioleta y la composición del polvo cósmico en la diversidad química del universo.
«Cada vez que apuntamos el James Webb hacia un nuevo rincón del cosmos, descubrimos que la química de la vida no es una rareza, sino una consecuencia natural de la física de las estrellas»,, concluye Sewiło.
En los hielos que rodean a una estrella lejana, el telescopio espacial James Webb acaba de revelar que los ladrillos de la vida están esparcidos por todo el universo, esperando las condiciones adecuadas para despertar. ▪️
Información facilitada por la Facultad de Informática, Matemáticas y Ciencias Naturales de la Universidad de Maryland
Fuente: Marta Sewiło et al. Protostars at Subsolar Metallicity: First Detection of Large Solid-state Complex Organic Molecules in the Large Magellanic Cloud. Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ae0ccd
