L'evoluzione del pianeta Terra e l'emergere della vita durante il suo primo mezzo miliardo di anni sono indissolubilmente legate, con una serie di trasformazioni planetarie:formazione dell'oceano, evoluzione dell'atmosfera, e la crescita della crosta e dei continenti, alla base delle pietre miliari ambientali verso la vita. Ma come, e in quale ordine, gli ingredienti per la vita sulla Terra sono stati prodotti e assemblati?

Il programma di astrobiologia della NASA ha assegnato una sovvenzione di $ 9 milioni per affrontare la questione attraverso il progetto Earth First Origins, guidato dall'assistente professore del Rensselaer Polytechnic Institute Karyn Rogers. Il progetto quinquennale cerca di scoprire le condizioni sulla Terra primordiale che hanno dato origine alla vita identificando, replicare, ed esplorando come le molecole prebiotiche e le vie chimiche si sarebbero potute formare in condizioni realistiche della Terra primitiva.

"Il pianeta Terra e la chimica della vita condividono la stessa strada, " ha detto Rogers. "A causa di quella coevoluzione, possiamo usare la nostra comprensione dei processi planetari fondamentali che mettono in moto il sistema Terra per abbozzare il fisico, chimico, e mappa ambientale alla vita."

Earth First Origins funge da catalizzatore per il lancio del Rensselaer Astrobiology Research and Education (RARE) Center. Il nuovo Centro RARE si basa sull'esperienza acquisita in oltre tre decenni di ricerca in astrobiologia a Rensselaer, e sostituisce il suo predecessore, il Centro di Astrobiologia di New York. Oltre a condurre ricerche fondamentali sulle origini della vita e sul potenziale della vita in tutto l'universo, il Centro RARE sosterrà una serie di attività educative e di impegno pubblico. Questi includono una serie di seminari, un minore curriculare in astrobiologia, la prossima scuola estiva Gateway to Early Earth, e un programma di formazione universitaria e universitaria di base.

"Rensselaer ha una lunga storia di contributi significativi nel campo dell'astrobiologia, e il progetto Earth First Origins e il Rensselaer Astrobiology Research and Education Center saranno aggiunte straordinarie alla nostra eredità di scoperte, " ha dichiarato il presidente di Rensselaer Shirley Ann Jackson. "La collaborazione globale interdisciplinare coinvolta in queste iniziative incarna il lavoro visionario in cui ci impegniamo come The New Polytechnic".

Earth First Origins e il Centro RARE uniscono un team diversificato di esperti in evoluzione planetaria, geochimica della Terra primitiva, astrobiologia prebiotica e sperimentale, e chimica analitica. Completato da un team di biologi molecolari, modellisti geochimici, ed esperti di dati e visualizzazione, il team di ricerca porta una ricchezza di esperienza pronta a lanciare un nuovo paradigma di ricerca per studiare le origini della vita.

"Sulla Terra primordiale esistevano vari tipi di ambienti e molti di essi avrebbero potuto essere il luogo di partenza della vita, o la vita potrebbe essere emersa attraverso processi che hanno collegato diverse nicchie ambientali, " ha detto Rogers. "Vogliamo stabilire la gamma di possibili condizioni in diversi ambienti della Terra primitiva, replicarli in laboratorio, e comprendere i fattori particolari che contribuiscono alla sequenza di sintesi chimiche che portano alla vita."

Il progetto Earth First Origins stabilirà il Gateway to Early Earth, che consiste sia in uno spazio di laboratorio fisico che in un ambiente virtuale, l'Earth Lab (eEL) e il Virtual Early Earth Portal (VeEP), entrambi ospitati a Rensselaer. Il Gateway sarà una risorsa per il team di Earth First Origins, così come le più grandi origini della comunità di vita, per accedere ad ambienti realistici della Terra primitiva, sia sperimentalmente che attraverso modelli, ed esplorare il loro potenziale per dare origine alla chimica della vita.

L'early Earth Laboratory ospiterà una serie di apparecchiature sperimentali utilizzate per replicare gli ambienti della Terra primitiva. L'eEL non si rivolgerà solo alla temperatura, pressione, e le condizioni geochimiche della Terra primordiale, ma impiegherà anche nuove tecniche sperimentali per rappresentare le connessioni dinamiche tra diversi sistemi.

"La Terra primitiva ospitava una vasta gamma di ambienti distinti. Rappresentando accuratamente le interazioni acqua-roccia-atmosfera, o il flusso e la miscelazione di fluidi lungo gradienti termici e chimici, l'eEL fornirà un modo molto migliore di esplorare i percorsi chimici emersi durante i primi tempi della Terra", ha affermato Bruce Watson, co-investigatore e geochimico e professore di istituto a Rensselaer.

Il VeEP fornisce applicazioni e strumenti per l'integrazione di modelli geochimici e geofisici, e l'applicazione di tecniche di visualizzazione dei dati per esplorare la gamma di possibilità in vari ambienti primitivi della Terra. Inoltre, il VeEP consentirà ai ricercatori di registrare i dati degli esperimenti, Modelli, e analisi in "taccuini virtuali" che vengono ingeriti in un data warehouse strutturato più ampio e accessibili tramite il portale.