Uno degli elementi costitutivi della vita può formarsi nell'ambiente ostile dello stesso spazio profondo. Nessuna stella richiesta
In molti modi, le stelle sono i motori della creazione. La loro energia guida tutta una serie di processi necessari per la vita. Gli scienziati pensavano che la radiazione stellare fosse necessaria per creare composti come l'aminoacido glicina, uno degli elementi costitutivi della vita.
Ma un nuovo studio ha scoperto che la glicina rilevata nelle comete formatesi nello spazio interstellare profondo quando non c'era energia stellare.
Quali processi naturali hanno dato origine ai mattoni che hanno dato origine alla vita? Questa domanda guida molte ricerche. Sappiamo che gli amminoacidi come la glicina sono essenziali per la vita, ma gli scienziati non hanno una comprensione completa di come si formano questi elementi costitutivi.
Dei circa 500 amminoacidi conosciuti, la glicina è il più semplice ed è uno dei 20 amminoacidi nel codice genetico. Non è uno degli amminoacidi essenziali perché può essere sintetizzato nel corpo umano.
Gli scienziati hanno trovato la glicina nel coma della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, per esempio, e nella cometa Wild-2. E negli ultimi anni, gli scienziati hanno rilevato altre molecole organiche complesse (COM) nei meteoriti. Ma la nostra comprensione di come si formano i blocchi molecolari complessi è lungi dall'essere completa. E senza questa comprensione, non scopriremo mai come è iniziata la vita qui sulla Terra.
Gli scienziati hanno rilevato glicina nel coma della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. In questa immagine, la fotocamera scientifica OSIRIS di Rosetta mostra l'insorgenza improvvisa di una caratteristica ben definita simile a un getto che emerge dal lato del collo della cometa, nella regione di Anuket. Credito immagine: ESA/Rosetta/OSIRIS
Le comete sono considerate oggetti antichi e primordiali. Si sono formati direttamente dalla nebulosa solare quando i pianeti e il Sole stavano per formarsi. Trovare la glicina nelle comete significa che può essere prodotta senza l'input diretto dell'energia stellare. Ciò ha implicazioni su quanto possa essere diffuso questo più semplice degli elementi costitutivi e, possibilmente, su quanto sia probabile che possa sorgere la vita.
La creazione di glicina senza energia da una stella è definita 'chimica oscura'. Ora un team di ricercatori ha effettuato simulazioni di laboratorio dell'interno di nubi interstellari oscure. Quelle simulazioni hanno prodotto metilammina, un precursore della glicina, e poi hanno mostrato che la glicina stessa può formarsi.
'Chimica oscura significa chimica senza bisogno di radiazioni energetiche', afferma Sergio Ioppolo della Queen Mary University di Londra. Ioppolo è l'autore principale di un nuovo articolo pubblicato questa settimana suAstronomia della natura. L'articolo si intitola ' Un meccanismo non energetico per la formazione di glicina nel mezzo interstellare . '
“In laboratorio, abbiamo simulato le condizioni nelle nubi interstellari scure: particelle di polvere fredda da 10-20 K (da -263 °C a -253 °C) sono ricoperte da strati sottili di abbondanti ghiacci – CO, NH3, CH4 e H2O congelati – e successivamente processato dall'impatto degli atomi causando la frammentazione delle specie precursori e la ricombinazione degli intermedi reattivi ', ha affermato l'autore principale Ioppolo in un comunicato stampa .
Rappresentazione artistica della molecola glicina insieme a nuvole interstellari scure in laboratorio. (c) Harold Linnartz
La metilammina precursore della glicina è stata rilevata nel coma della cometa 67P, insieme alla glicina stessa. È stato rilevato anche un altro precursore della glicina, l'etilammina. In un titolo di carta 2019 ' Glicina distribuita nella cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko 'I ricercatori hanno concluso che la glicina osservata probabilmente proveniva da 'molecole di glicina incorporate nel ghiaccio d'acqua che vengono emesse dalla sublimazione di questo ghiaccio dalle particelle di polvere che vengono espulse dal nucleo'. Nel processo di laboratorio di questo nuovo studio, il ghiaccio d'acqua era essenziale per l'eventuale formazione di glicina.
La conclusione principale di questo studio è che la glicina, un elemento fondamentale della vita e l'amminoacido più semplice, è presente quando si formano i pianeti, incorporati nel ghiaccio primordiale delle comete.
'L'importante conclusione di questo lavoro è che le molecole considerate elementi costitutivi della vita si formano già in una fase molto prima dell'inizio della formazione di stelle e pianeti', afferma il coautore dello studio Harold Linnartz, direttore del Laboratorio di astrofisica presso Osservatorio di Leida. “Una formazione così precoce di glicina nell'evoluzione delle regioni di formazione stellare implica che questo amminoacido può essere formato in modo più ubiquitario nello spazio ed è conservato nella massa del ghiaccio prima dell'inclusione nelle comete e nei planetesimi che costituiscono il materiale da cui alla fine i pianeti sono fatti.'
Questa cifra dello studio contrasta i suoi risultati con la ricerca precedente. I nuovi risultati mostrano che la glicina può formarsi su grani di ghiaccio pre-stellari ricchi di acqua e non richiede calore o energia UV. Credito immagine: Ioppolo et al, 2020.
Questo è un risultato nettamente diverso rispetto ad alcune ricerche precedenti. Il lavoro precedente ha dimostrato che la radiazione UV era necessaria per la formazione della glicina.
Uno dei punti di forza di queste simulazioni di laboratorio è che possono comprimere il tempo. Un giorno di lavoro di laboratorio può essere un proxy per milioni di anni in una nuvola interstellare fredda e oscura. 'Da questo, scopriamo che quantità basse ma sostanziali di glicina possono formarsi nello spazio con il tempo', ha detto la coautrice Herma Cuppen (Radboud University, Nijmegen), responsabile di alcuni degli studi di modellizzazione presentati nelAstronomia della naturapubblicazione.
La glicina è un vero mattone. Può portare alla formazione di molecole più complesse, il che implica che anche loro possono formarsi tramite la chimica oscura.
“Una volta formata, la glicina può diventare anche un precursore di altre molecole organiche complesse”, conclude Sergio Ioppolo. 'Seguendo lo stesso meccanismo, in linea di principio, altri gruppi funzionali possono essere aggiunti allo scheletro della glicina, con conseguente formazione di altri amminoacidi, come alanina e serina nelle nuvole scure nello spazio'.
Il meteorite Murchison cadde sulla Terra in Australia nel 1969. Conteneva 15 amminoacidi, inclusa la glicina. Credito immagine: per utente: Basilicofresco – Opera derivata da Immagine: Murchison meteorite.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4301968
Nel loro articolo, il team di ricercatori riassume il loro lavoro: 'Una formazione precoce di glicina nell'evoluzione delle regioni di formazione stellare implica che la glicina può essere formata più ubiquitariamente nello spazio ed essere conservata nella massa dei ghiacci polari prima dell'inclusione nei meteoriti e comete durante la formazione dei pianeti nei dischi protoplanetari che circondano le stelle appena nate. Una volta formata, la glicina prestellare può anche diventare una specie precursore di molecole più complesse attraverso percorsi di reazione di superficie 'energetici' e 'non energetici'.
Il fatto che la glicina possa formarsi nel freddo buio dello spazio interstellare, prima di qualsiasi interazione tra un pianeta e una stella, potrebbe cambiare significativamente la nostra comprensione dell'emergere della vita. Questo studio mostra come gli elementi costitutivi primari vengano facilmente creati in luoghi improbabili. Dopo essere stati creati in corpi primordiali come le comete, sono stati infine consegnati a pianeti come la Terra.
'La conclusione è che la glicina e forse altri elementi costitutivi della vita dovrebbero essere presenti almeno nella fase solida in molti ambienti di formazione stellare, inclusi gli stadi più freddi e primi della formazione dei sistemi di tipo solare', scrivono gli autori.