Come sono arrivate lì le sostanze chimiche necessarie alla vita? Si è a lungo dibattuto su come siano nate in natura le condizioni apparentemente fortuite della vita, e molte ipotesi sono arrivate a vicoli ciechi. Tuttavia, i ricercatori dell'Università di Cambridge hanno ora creato un modello di come potrebbero verificarsi queste condizioni, producendo gli ingredienti necessari alla vita in quantità sostanziali.

La vita è governata da molecole chiamate proteine, fosfolipidi e nucleotidi. Ricerche precedenti suggeriscono che molecole utili contenenti azoto come i nitrili, il cianoacetilene (HC₃ N) e cianuro di idrogeno (HCN) e isonitrili:isocianato (HNC) e isocianato di metile (CH₃ NC) – potrebbero essere utilizzati per creare questi elementi costitutivi della vita. Al momento, però, non esiste un modo chiaro per produrre tutti questi prodotti nello stesso ambiente in quantità sostanziali.

In un recente studio pubblicato su Life , il gruppo ha ora scoperto che attraverso un processo noto come grafitizzazione, è possibile produrre teoricamente quantità significative di queste utili molecole. Se il modello può essere verificato sperimentalmente, ciò suggerisce che il processo è stato un probabile passo della Terra primordiale nel suo viaggio verso la vita.

Perché è più probabile che si sia verificato questo processo rispetto ad altri?

Gran parte del problema con i modelli precedenti è che insieme ai nitrili viene creata una gamma di altri prodotti. Questo crea un sistema disordinato che ostacola la formazione della vita.

"Una parte importante della vita è la semplicità", ha affermato il dottor Paul Rimmer, professore assistente di astrofisica sperimentale presso il Cavendish Laboratory e coautore dello studio. "È ordine. Si tratta di trovare un modo per eliminare parte della complessità controllando ciò che la chimica può accadere."

Non ci aspettiamo che la vita venga prodotta in un ambiente disordinato. Quindi, ciò che è affascinante è il modo in cui la grafitizzazione stessa ripulisce l'ambiente, dal momento che il processo crea esclusivamente questi nitrili e isonitrili, con prodotti collaterali per lo più inerti.

"All'inizio pensavamo che questo avrebbe rovinato tutto, ma in realtà rende tutto molto migliore. Ripulisce la chimica", ha detto Rimmer.

Ciò significa che la grafitizzazione potrebbe fornire la semplicità che gli scienziati cercano e l'ambiente pulito necessario per la vita.

Come funziona il processo?

L'eone Adeano fu il periodo più antico della storia della Terra, quando la Terra era molto diversa dalla nostra Terra moderna. Gli impatti con detriti, a volte grandi quanto pianeti, non erano inauditi. Lo studio teorizza che quando la Terra primordiale fu colpita da un oggetto delle dimensioni della Luna, circa 4,3 miliardi di anni fa, il ferro che conteneva reagì con l'acqua sulla Terra.

"Qualcosa delle dimensioni della Luna ha colpito la Terra primordiale e avrebbe depositato una grande quantità di ferro e altri metalli", ha detto il coautore Dr. Oliver Shorttle, professore di filosofia naturale presso l'Istituto di Astronomia e Dipartimento di Scienze della Terra di New York. Cambridge.

I prodotti della reazione ferro-acqua si condensano in catrame sulla superficie della Terra. Il catrame reagisce quindi con il magma a oltre 1500°C e il carbonio nel catrame diventa grafite, una forma di carbonio altamente stabile, quella che usiamo nelle moderne mine delle matite.

"Una volta che il ferro reagisce con l'acqua, si forma una nebbia che si sarebbe condensata e mescolata con la crosta terrestre. Dopo il riscaldamento, ciò che rimane sono, ecco, i composti utili contenenti azoto", ha detto Shorttle.

Quali prove esistono a sostegno di questa idea?

Le prove a sostegno di questa teoria provengono in parte dalla presenza di rocce komatiitiche. La komatiite è un tipo di roccia vulcanica che si forma quando il magma molto caldo (>1500°C) si raffredda.

"La komatiite è stata originariamente trovata in Sud Africa. Le rocce risalgono a circa 3,5 miliardi di anni fa", ha detto Shorttle. "Fondamentalmente sappiamo che queste rocce si formano solo a temperature torride, intorno ai 1700°C. Ciò significa che il magma sarebbe già stato abbastanza caldo da riscaldare il catrame e creare i nostri utili nitrili."

Confermato il collegamento, gli autori suggeriscono che i composti contenenti azoto verrebbero prodotti tramite questo metodo:dal momento che vediamo la komatiite, sappiamo che la temperatura del magma sulla Terra primordiale a volte deve essere stata superiore a 1500°C.

Ora gli esperimenti devono provare a ricreare queste condizioni in laboratorio e studiare se l'acqua, inevitabilmente presente nel sistema, divora i composti dell'azoto, rompendoli.

"Anche se non sappiamo con certezza che queste molecole abbiano dato origine alla vita sulla Terra, sappiamo che gli elementi costitutivi della vita devono essere costituiti da molecole sopravvissute nell'acqua", ha affermato Rimmer. "Se gli esperimenti futuri mostreranno che i nitrili si disgregano tutti, allora dovremo cercare un modo diverso."