El enigma del azufre perdido en el espacio: así podría resolverse
En las frías y oscuras nubes moleculares donde nacen las estrellas y los planetas, el azufre parece desvanecerse sin dejar rastro. Un nuevo estudio revela que podría estar oculto en extrañas moléculas sólidas, conectando el misterio interestelar con el origen del Sistema Solar.
Por Enrique Coperías
Las nubes de polvo y gas cósmico contienen muchos de los componentes esenciales para la vida, pero el azufre es misteriosamente escaso. Una de sus formas más comunes es el S₈, un anillo de átomos con estructura de corona. Un equipo de astroquímicos, incluido un investigador de la Universidad de Misisipi, ha descubierto que estas coronas podrían guiar a la ciencia hacia su paradero. Crédito: Gráfico de John McCustion / University Marketing and Communications
Astrónomos y astroquímicos se enfrentan desde hace tiempo a una incógnita que parece resistirse a todas las explicaciones: el problema de la depleción o pérdida de azufre en ciertas regiones del espacio.
Las observaciones en nubes moleculares densas —áreas frías y oscuras donde nacen estrellas y planetas— muestran que la cantidad de azufre presente en forma gaseosa es hasta mil veces menor que la esperada, según su abundancia cósmica. Sin embargo, en regiones más difusas del espacio, la presencia de azufre coincide con las predicciones de los científicos.
¿Dónde se esconde este elemento químico, que, dicho sea de paso, es el décimo más abundante del universo y esencial para la vida?
Una investigación internacional publicada en la revista Nature Communications y liderada por el químico Ralf Kaiser, de la Universidad de Hawái, junto con el astroquímico Ryan Fortenberry, de la Universidad de Misisipi, y el químico computacional Samer Gozem, de la Universidad Estatal de Georgia, aporta una respuesta convincente: el azufre podría estar secuestrado en moléculas sólidas y pesadas formadas sobre el hielo interestelar que recubre los granos de polvo.
Por qué es importante el azufre en el universo
En la Tierra, el sulfuro de hidrógeno (H₂S) es ubicuo: se produce en centrales térmicas de carbón, influye en la lluvia ácida, modifica el pH de los océanos y brota de los volcanes.
«Si logramos comprender mejor lo que la química del azufre puede hacer, el potencial de aplicación tecnológica que podría derivarse solo se alcanzará con una base sólida de conocimiento fundamental», explica Fortenberry.
En el espacio, se sabe que el H₂S debería encontrarse en los hielos que recubren las partículas de polvo de las nubes moleculares, junto con agua, monóxido de carbono, dióxido de carbono, amoníaco y otros compuestos. Sin embargo, su detección directa en estos hielos mediante observaciones infrarrojas ha resultado esquiva, en parte porque sus señales son muy débiles.
Lo que sí se ha observado es que, en cometas y asteroides, el H₂S y otras formas de azufre están presentes, lo que sugiere que este hielo interestelar es una fuente primordial para los cuerpos del Sistema Solar.
Pero en el gas de las nubes frías, el azufre parece haber desaparecido. «La cantidad observada de azufre en las nubes moleculares densas es menor —comparada con las abundancias predichas en fase gaseosa— en tres órdenes de magnitud», recuerda Kaiser.
El experimento que simuló el espacio en la Tierra
Para poner a prueba su hipótesis, el equipo reprodujo en el laboratorio las condiciones extremas del medio interestelar: temperaturas de apenas 5 Kelvin (-268 ºC) y presiones ultrabajas.
Sobre un sustrato metálico depositaron capas de H₂S congelado, imitando el hielo sobre el polvo cósmico, y luego bombardearon el material con electrones energéticos, un sustituto de los rayos cósmicos galácticos que, en el espacio, penetran el hielo y provocan reacciones químicas.
Las dosis de radiación correspondían a periodos de tiempo que van desde un millón hasta decenas de millones de años, la vida media de una nube molecular antes de que empiece a formar estrellas. El análisis de los hielos irradiados se realizó mediante espectroscopía infrarroja y una técnica de altísima sensibilidad conocida como espectrometría de masas con fotoionización en tiempo de vuelo y reflectrón (PI-ReToF-MS).
Hallazgos relevantes: coronas y cadenas de azufre
Los resultados del experimento fueron determinantes: hasta un 33% del H₂S inicial se convirtió en moléculas más pesadas que retienen el azufre en formas sólidas estables. Entre ellas, dos destacan:
✅ Polisulfuros (H₂Sₙ, con n de 2 a 11): cadenas de átomos de azufre unidos por hidrógeno.
✅ Octaazufre (S₈): una estructura cerrada de ocho átomos de azufre dispuestos en una forma de corona, muy estable termodinámicamente.
«Lo que este trabajo muestra es que las formas más comunes de azufre que ya conocemos probablemente sean donde el azufre se está escondiendo», afirma Fortenberry.
En las simulaciones, los polisulfuros representaron hasta un 80% del azufre liberado del H₂S, y el octaazufre, cerca de un 4%. Aunque este último porcentaje pueda parecer pequeño, extrapolado a escalas astronómicas es enorme: en una nube como la de Tauro, situada entre las constelaciones de Tauro y Auriga, podría equivaler a 350 veces la masa de la Tierra solo en S₈.
Conexión con el Sistema Solar
El vínculo con nuestro propio sistema solar es directo, según Fortenberry. El octaazufre en forma de corona se ha identificado recientemente en las muestras traídas por la misión Hayabusa2 —una nave espacial robótica de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial— del asteroide Ryugu.
También se han detectado diversas moléculas de azufre en cometas, incluida la misión espacial europea Rosetta a 67P/Churyumov-Gerasimenko. La hipótesis del equipo es que estos compuestos se formaron en el hielo de las nubes moleculares y sobrevivieron, viajando desde el espacio interestelar hasta cuerpos menores y planetas.
Kaiser subraya que estos resultados no solo resuelven un misterio, sino que también proporcionan una hoja de ruta:
«Las simulaciones de laboratorio de condiciones interestelares, como las de este estudio, descubren posibles inventarios de moléculas que contienen azufre y que pueden formarse en hielos interestelares».
En palabras de Kaiser «los astrónomos pueden usar estos resultados y buscar estas moléculas de polisulfuros en el medio interestelar mediante radiotelescopios, una vez que se sublimen a la fase gaseosa en regiones de formación estelar».
Imagen en color aproximado del cometa 67P tomada el 17 de marzo de 2015 por la cámara OSIRIS de ángulo estrecho a bordo de la nave Rosetta. Los científicos han hallado moléculas de azufre en este cometa. La imagen es un mosaico de cuatro tomas, cada una captada con filtros VIS_BLUE, VIS_GREEN y VIS_RED. Cortesía: ESA
Un azufre cambiante y difícil de detectar
Parte de la dificultad para ver el azufre está en su naturaleza versátil. Sus átomos forman enlaces que cambian de configuración con facilidad, pasando de coronas a cadenas y a otras formas moleculares. «Nunca mantiene la misma forma —explica Fortenberry—. Es como un virus: a medida que se mueve, muta». El trabajo identifica configuraciones estables que sí podrían buscarse con telescopios, ofreciendo así objetivos claros para futuras observaciones.
En las simulaciones, la radiación rompe los enlaces S–H del H₂S, liberando radicales HS y átomos de azufre que se recombinan para formar disulfano (H₂S₂) y, a partir de ahí, cadenas cada vez más largas. En paralelo, los átomos de azufre tienden a enlazarse entre sí formando anillos, con el S₈ como forma más estable.
En la nube molecular, estas moléculas permanecen atrapadas en el hielo a temperaturas de apenas unos pocos grados por encima del cero absoluto. Cuando la nube colapsa y se calienta para formar estrellas y planetas, los polisulfuros se subliman entre 150 y 297 Kelvin, y el octaazufre a unos 310 Kelvin. Este comportamiento térmico abre la posibilidad de detectarlos en fases posteriores de evolución estelar.
Implicaciones para la astroquímica y la vida
Para Fortenberry, este tipo de investigación no solo responde preguntas fundamentales sobre el cosmos, sino que también tiene potencial para inspirar innovaciones tecnológicas: «Las preguntas difíciles y las soluciones creativas en astroquímica pueden tener consecuencias positivas significativas e inesperadas».
Comprender las capacidades químicas del azufre podría tener aplicaciones en materiales, catálisis o almacenamiento de energía.
En el plano astrobiológico, el hallazgo añade una pieza clave al rompecabezas de la química prebiótica. El azufre está presente en aminoácidos esenciales y cofactores enzimáticos, y su disponibilidad en los entornos planetarios podría influir en la habitabilidad y en el origen de la vida.
Las nubes moleculares Musca, observadas por los telescopios espaciales Herschel y Planck de la ESA. Las áreas brillantes de la imagen muestran la emisión de los granos de polvo interestelar en tres longitudes de onda diferentes observadas por el Herschel (250, 350 y 500 micras), y las líneas que cruzan la imagen en forma de «patrón de cortina» representan la orientación del campo magnético (basada en los datos de Planck). Cortesía: ESA / Herschel / Planck; J. D. Soler, MPIA
Una pista para futuros trabajos
El estudio también advierte sobre las limitaciones de las observaciones astronómicas actuales: técnicas como la espectroscopía infrarroja no son capaces de detectar todas las especies formadas, especialmente aquellas que carecen de señales en las longitudes de onda medidas.
Esto significa que una fracción del inventario químico de los hielos interestelares sigue oculta, algo que futuras misiones espaciales y telescopios más sensibles podrían resolver.
Mientras tanto, el trabajo científico ofrece a los astrónomos una lista de compuestos plausibles —los polisulfuros y el S₈ en forma de corona— y sus propiedades físicas, como las temperaturas de sublimación, para guiar la búsqueda astronómica en regiones de formación estelar y discos protoplanetarios.
El azufre ya no está tan perdido
La combinación de experimentos de laboratorio de alta precisión, modelos computacionales y la conexión con hallazgos en cuerpos del Sistema Solar ha permitido al equipo de investigación proponer una solución robusta a un misterio astronómico que llevaba décadas sin resolver.
El azufre, aparentemente ausente en las nubes moleculares, estaría en realidad atrapado en formas sólidas complejas que esperan ser detectadas cuando las condiciones sean propicias.
Como resume Kaiser, «este trabajo abre un camino para que la astronomía busque en el lugar adecuado y con las herramientas correctas». Y para Fortenberry, la lección va más allá de la astroquímica: «Lo que me encanta de esta disciplina científica es que te obliga a hacerte preguntas difíciles y luego a encontrar soluciones creativas. Y esas soluciones pueden tener consecuencias positivas que ni siquiera imaginamos». ▪️
Información facilitada por la Universidad de Misisipi
Fuente: Herath, A., McAnally, M., Turner, A.M. et al. Missing interstellar sulfur in inventories of polysulfanes and molecular octasulfur crowns. Nature Communications (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-61259-2
