Le comete che urlavano attraverso l'atmosfera della Terra primordiale a decine di migliaia di miglia all'ora probabilmente contenevano quantità misurabili di amminoacidi che formano proteine. All'impatto, questi amminoacidi si sono autoassemblati in strutture aromatiche contenenti azoto significativamente più grandi che sono probabilmente costituenti di biomateriali polimerici.

Questa è la conclusione di un nuovo studio dei ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) che hanno esplorato l'idea che le pressioni e le temperature estremamente elevate indotte dall'impatto degli urti possono causare la condensazione di piccole biomolecole in composti più grandi che costruiscono la vita. La ricerca appare sulla rivista Scienze chimiche e sarà evidenziato sulla quarta di copertina di un prossimo numero.

La glicina è l'amminoacido più semplice che forma proteine ​​ed è stata rilevata in campioni di polvere cometaria e altri materiali astrofisici ghiacciati. Però, il ruolo che la glicina extraterrestre ha svolto nelle origini della vita è in gran parte sconosciuto, in parte perché si sa poco della sua capacità di sopravvivenza e reattività durante l'impatto con una superficie planetaria.

Per rispondere a questa domanda, il team LLNL ha utilizzato simulazioni quantistiche per modellare miscele di acqua e glicina in condizioni di impatto che raggiungevano 480, 000 atmosfere di pressione e più di 4, 000 gradi Fahrenheit (approssimativamente pressioni e temperature probabili di un impatto planetario). L'intenso calore e la pressione hanno causato la condensazione delle molecole di glicina in ammassi ricchi di carbonio che tendevano a mostrare un aspetto simile al diamante, geometria tridimensionale.

Dopo l'espansione e il raffreddamento alle condizioni ambientali, questi ammassi chimicamente riorganizzati mentre si dispiegavano in un numero di grandi, molecole planari. Molte di queste molecole erano idrocarburi policiclici aromatici (NPAH) contenenti azoto, che possono essere più grandi e chimicamente più complessi di quelli formati in altri scenari di sintesi prebiotica. Alcuni dei prodotti previsti avevano diversi gruppi funzionali e regioni legate incorporate simili a catene di amminoacidi (chiamate anche oligo-peptidi). Si prevedeva che si formassero anche altre piccole molecole organiche con rilevanza prebiotica, compresi i prodotti metabolici noti, come la guanidina, urea e acido carbammico.

"Gli NPAH sono importanti precursori prebiotici nella sintesi delle basi azotate e potrebbero costituire significativi intermedi di aerosol nell'atmosfera di Titano (la più grande luna di Saturno), " ha detto lo scienziato LLNL Matthew Kroonblawd, autore principale dello studio. "I prodotti di recupero previsti dal nostro studio avrebbero potuto essere un primo passo nella creazione di materiali biologicamente rilevanti con maggiore complessità, come polipeptidi e acidi nucleici in seguito all'esposizione alle dure condizioni probabilmente presenti sulla Terra antica e su altri pianeti e lune rocciose".

"Abbiamo utilizzato un approccio di dinamica molecolare quantistica ad alto rendimento per accertare le tendenze chimiche dominanti di semplici precursori della costruzione della vita come gli amminoacidi nell'impatto delle miscele ghiacciate astrofisiche, " ha detto lo scienziato LLNL Nir Goldman, coautore dello studio. "Il nostro lavoro presenta un nuovo percorso sintetico per grandi molecole come gli NPAH e mette in evidenza l'importanza sia del percorso termodinamico che dell'autoassemblaggio chimico locale nella formazione di specie prebiotiche durante la sintesi shock".

"Al di là del più ampio impatto scientifico di questa ricerca, il nostro lavoro sottolinea anche l'importanza di generare dati statisticamente significativi quando si studiano fenomeni così complicati, " ha detto la scienziata LLNL Rebecca Lindsey, anche co-autore dello studio.