In un esperimento di laboratorio che imita le condizioni astrofisiche, con temperature criogeniche in un vuoto ultraelevato, gli scienziati hanno usato un cannone elettronico per irradiare sottili lastre di ghiaccio ricoperte di molecole basiche di metano, ammoniaca e anidride carbonica. Queste semplici molecole sono gli ingredienti per i mattoni della vita. L'esperimento ha testato come la combinazione di elettroni e materia di base porti a forme di biomolecole più complesse e forse alla fine a forme di vita.

"Basta la giusta combinazione di ingredienti, " ha detto l'autore Michael Huels. "Queste molecole possono combinarsi, possono reagire chimicamente, nelle giuste condizioni, per formare molecole più grandi che poi danno origine alle biomolecole più grandi che vediamo nelle cellule come componenti delle proteine, RNA o DNA, o fosfolipidi."

Le giuste condizioni, nello spazio, includono radiazioni ionizzanti. Nello spazio, le molecole sono esposte ai raggi UV e alle radiazioni ad alta energia inclusi i raggi X, raggi gamma, particelle di vento stellare e solare e raggi cosmici. Sono anche esposti a elettroni a bassa energia, o LEE, prodotto come prodotto secondario della collisione tra radiazione e materia. Gli autori hanno esaminato i LEE per una comprensione più sfumata di come potrebbero formarsi molecole complesse.

Nella loro carta, pubblicato in Giornale di Fisica Chimica , gli autori hanno esposto ghiaccio multistrato composto da anidride carbonica, metano e ammoniaca ai LEE e poi hanno utilizzato un tipo di spettrometria di massa chiamata desorbimento programmato a temperatura (TPD) per caratterizzare le molecole create dai LEE.

Nel 2017, utilizzando un metodo simile, questi ricercatori sono stati in grado di creare etanolo, una molecola non essenziale, da due soli ingredienti:metano e ossigeno. Ma queste sono molecole semplici, non così complesse come le molecole più grandi che sono la sostanza della vita. Questo nuovo esperimento ha prodotto una molecola più complessa, ed è essenziale per la vita terrestre:la glicina.

La glicina è un amminoacido, fatto di idrogeno, carbonio, azoto e ossigeno. Mostrare che i LEE possono convertire molecole semplici in forme più complesse illustra come i mattoni della vita potrebbero essersi formati nello spazio e poi essere arrivati ​​sulla Terra da materiale consegnato tramite l'impatto di una cometa o di un meteorite.

Nel loro esperimento, per ogni 260 elettroni di esposizione, si è formata una molecola di glicina. Cercando di sapere quanto fosse realistico questo tasso di formazione nello spazio, non solo in laboratorio, i ricercatori hanno estrapolato per determinare la probabilità che una molecola di anidride carbonica incontri sia una molecola di metano che una molecola di ammoniaca e quanta radiazione hanno, insieme, potrebbe incontrare.

"Devi ricordare:nello spazio, c'è molto tempo, " Huels ha detto. "L'idea era di avere un'idea della probabilità:questa è una resa realistica, o è una quantità completamente pazzesca, così basso o così alto che non ha senso? E scopriamo che in realtà è abbastanza realistico per un tasso di formazione di glicina o biomolecole simili".