Dopo la recente scoperta dell’antracene (vedi post del 21/6/2010), un’altra molecola complessa, il fullerene, è stata individuata per la prima volta nello spazio interstellare. Si tratta delle molecole di carbonio più grandi conosciute.
I fullereni sono microaggregati di atomi di carbonio, di fatto un nuovo stato di aggregazione del carbonio puro, come il diamante e la grafite, e sono così denominati in onore di Richard Buckminster Fuller, architetto celebre per la progettazione della cupola geodetica. 
Nel 1985, studiando la formazione di molecole di carbonio con la tecnica della vaporizzazione con laser, H. Kroto e R. Smalley riuscirono a sintetizzare un aggregato di 60 atomi di carbonio, C60, che possiede una stabilità di gran lunga più elevata di tutte le altre molecole complesse di questo elemento. A questa macromolecola, che è strutturalmente simile alla grafite, inizialmente era stato dato il nome di soccerene, da soccer (calcio, in inglese-americano), vista la somiglianza della sua struttura con quella di un pallone da calcio. Gli atomi di carbonio si dispongono infatti ai vertici di un particolare poliedro semiregolare: l’icosaedro troncato. Si tratta di uno dei 13 solidi archimedei, le cui facce sono esagoni e pentagoni. Il fullerene cilindrico è altresì noto come buckytube o nanotubo.


Immagine artistica di molecole di fullerene nello spazio.

Adesso, grazie alle osservazioni effettuate con il telescopio spaziale Spitzer, il fullerene è stato scoperto per la prima volta spazio interstellare. Si è sempre pensato che queste macromolecole fossero presenti nello spazio, ma è la prima volta che vengono effettivamente rintracciate. Nel corso di queste osservazioni è stato scoperto anche un tipo di fullerene che ha la maggiore elongazione tra le molecole conosciute, noto come C70. Queste molecole consistono di 70 atomi di carbonio ed hanno una forma del tutto simile a quella di un pallone da rugby. Si tratta delle più grandi molecole finora conosciute nello spazio.

 
Confronto tra lo spettro ottenuto dal telescopio spaziale Spitzer (bianco) e quelli ottenuti in laboratorio del fullerene C60 (rosso) e C70 (azzurro). La corrispondenza tra le righe spettrali che caratterizzano queste due macromolecole è perfetta.

La scoperta di queste molecole complesse è avvenuta in maniera del tutto inattesa nella nebulosa planetaria chiamata Tc 1. Le nebulose planetarie sono i resti di stelle, simili al Sole, che, al termine del loro ciclo evolutivo, espellono nello spazio i loro inviluppi esterni di gas e polveri. Una stella compatta e molto calda, una "nana bianca" al centro di queste nebulose, illumina e riscalda le nubi di materiale che sono state espulse. Le molecole sono state trovate in queste nubi, forse derivanti da una breve fase nella vita stellare durante la quale è stato espulso materiale ricco di carbonio.
Gli astronomi, che hanno utilizzato gli spettroscopi a bordo di Spitzer, hanno analizzato la luce infrarossa proveniente dalla nebulosa e riconosciuto le firme spettrali di queste molecole. Secondo i ricercatori che hanno effettuato la scoperta, Spitzer ha avuto la fortuna di guardare nel posto giusto e nel momento giusto: tra cento anni niente di tutto questo, probabilmente, potrebbe essere osservato.
I dati spettroscopi ottenuti sono stati comparati con quelli di laboratorio, mostrando una corrispondenza perfetta.
Nel 1970, il professore giapponese Eiji Osawa aveva predetto l'esistenza di queste molecole, ma, come abbiamo visto, soltanto nel 1985 sono state osservate per la prima volta in laboratorio. I ricercatori hanno simulato le condizioni nell'atmosfera invecchiata e ricca di carbonio delle stelle giganti, nelle quali sono state riscontrate catene di atomi di carbonio. Sorprendentemente, questi esperimenti hanno portato alla formazione di grandi quantità di molecole di questo tipo. Sulla Terra sono state poi trovate, in natura, in strati rocciosi e meteoriti.
Si tratta di molecole molto importanti visto che hanno caratteristiche uniche in termini di proprietà fisiche e chimiche, che potrebbero renderle utili per le tecnologie dei superconduttori.
Kroto, che nel 1996 ha condiviso con Bob Curl il Premio Nobel per la chimica per la scoperta di queste molecole, ha affermato che “si tratta di una scoperta fondamentale che fornisce la prova che queste molecole esistono da tempo immemorabile negli angoli più oscuri della nostra Galassia”. Precedenti ricerche effettuate nelle vicinanze di stelle ricche di carbonio avevano dato esiti negativi. Un caso promettente era stato presentato 15 anni fa, ma sta ancora aspettando conferma dai dati di laboratorio. Più recentemente, un altro team di Spitzer aveva riportato l'evidenza di queste molecole in diversi tipi di oggetti, ma le firme spettrali osservate erano parzialmente contaminate da altre sostanze chimiche.