Traducido por Julio Batista
Original de Miles Hatfield para un Godard de la NASA
Los primeros componentes básicos de la vida en la Tierra pueden haberse formado gracias a las erupciones de nuestro Sol, el segundo en un nuevo estudio.
Una serie de experimentos químicos muestran cómo las partículas solares, al chocar con los gases de la atmósfera primitiva de la Tierra, pueden formar aminoácidos y ácidos carboxílicos, los componentes básicos de las proteínas y la vida orgánica. Los hallazgos fueron publicados en la revista Vida.
Para comprender el origen de la vida, muchos científicos tratan de explicar cómo se forman los aminoácidos, la materia prima a partir de la cual se forman las proteínas y toda la vida celular. Una propuesta más conocida se originó a fines del siglo XIX, cuando los científicos teorizaron que la vida podría haber comenzado en un «pequeño lago caliente»: una sopa de productos químicos, alimentada por rayos, calor y otras fuentes de energía, que podría mezclarse en concentrados. . cantidades para formar moléculas orgánicas.
En 1953, Stanley Miller de la Universidad de Chicago, EE. UU., intentó recrear estas condiciones originales en el laboratorio. Miller llenó una cámara sellada con metano, amoníaco, agua e hidrógeno molecular, gases que se cree que predominaron en la atmósfera de la Tierra primitiva, y encendió repetidamente un ventilador eléctrico para simular un rayo. Una semana después, Miller y su mentor, Harold Urey, analizaron el contenido en cámara y descubrieron que se habían formado 20 aminoácidos diferentes.
«Fue una gran revelación», dice Vladimir Airapetian, astrofísico estelar del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, EE. UU., y coautor del nuevo artículo. «A partir de dos componentes básicos de la atmósfera de la Tierra primitiva, puedes sintetizar estas moléculas orgánicas complejas».
Pero los últimos 70 años complicarán esta interpretación. Los científicos ahora están de acuerdo en que el amoníaco (NH3) y metano (CH4) eran mucho menos abundantes; Al mismo tiempo, la Tierra ardía con dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno molecular (N2), que requieren más energía para descomponerse. Estos gases aún pueden producir aminoácidos, pero en cantidades bastante pequeñas.
En busca de fuentes de energía alternativas, algunos científicos han especulado que las ondas de choque de los meteoritos impactarían en Terra. Otros citarán la radiación ultravioleta solar. Airapatian, utilizando datos de la misión Kepler de la NASA, tuvo una nueva idea: partículas energéticas de nuestro Sol.
La energía de nuestro joven Sol, hace 4 mil millones de años, ayudó a crear moléculas en la atmósfera de la Tierra que permitirían quemarse lo suficiente como para incubar vida. (Créditos: NASA Goddard Space Voos Center/Genna Duberstein)
Kepler ha observado estrellas distantes en diferentes etapas de sus ciclos de vida, pero sus datos proporcionan pistas sobre el pasado de nuestro Sol. En 2016, Airapetian publicou um estudo lo que sugiere que, durante los primeros 100 millones de años de la Tierra, el Sol era un 30% más oscuro. La mayoría de las «super llamaradas» solares, poderosas llamaradas que solo vemos una vez cada 100 años más o menos en la actualidad, vendrían a cenar una vez cada 3 a 10 días. Estas supererupciones lanzan partículas cercanas a la velocidad de la luz que chocan regularmente con nuestra atmósfera, iniciando reacciones químicas.
«Mientras publicaba el artículo, el personal de la Universidad Nacional de Yokohama, Japón, se puso en contacto conmigo», dijo Airapetian.
El Dr. Kobayashi, profesor universitario de química, ha pasado los últimos 30 años estudiando la química prebiótica. Estaba tratando de averiguar cómo los rayos cósmicos galácticos (partículas vivas del exterior de nuestro sistema solar) podrían afectar la atmósfera primitiva de la Tierra. «La mayoría de los investigadores ignoran los rayos cósmicos galácticos porque requieren equipos especializados, como aceleradores de partículas», dice Kobayashi. «Tuve la suerte de tener acceso a diferentes partes de nuestras instalaciones». Pequeños ajustes a la configuración experimental de Kobayashi pueden poner a prueba las ideas de Airapatian.
Airapetian, Kobayashi y sus colaboradores crearon una mezcla de gases que se combina con la atmósfera de la Tierra primitiva tal como la entendemos hoy. Combinarán dióxido de carbono, nitrógeno molecular, agua y cantidades variables de metano (la proporción de metano en la atmósfera primitiva de la Tierra es incierta, pero se ha demostrado que es baja). Dispararán mezclas de gases con protones (simulando partículas solares) o las estimularán con descargas físicas (simulando rayos), replicando el experimento de Miller-Urey a modo de comparación.
Dado que la proporción de metano es superior al 0,5%, las mezclas calcinadas por protones (partículas solares) producen cantidades detectables de aminoácidos y ácidos carboxílicos. La mayoría de los rayos requerían una concentración de alrededor del 15% de metano antes de formar aminoácidos.
«Incluso con un 15% de metano, la tasa de producción de aminoácidos por parte de los rayos es mil veces menor que la de los protones», agregó Airapetian. Los protones también tendían a producir más ácidos carboxílicos (un precursor de dos aminoácidos) que los estimulados por las descargas físicas.
Siendo todos los demás iguales, las partículas solares parecen ser una fuente de energía más eficiente que los rayos. Pero las cosas eran bastante diferentes en ese entonces, sugirió Airapetian. Miller y Urey supondrán que las rayas eran tan comunes en los días del «pequeño lago caliente» cuando salté. Más o menos, que uno vea nubes de tormenta formadas por cabellos arqueados hacia arriba, hubiera sido más raro bajo un Sol un 30% más frío.
«En climas fríos nunca llovía, la Tierra primitiva estaba bajo un sol muy frío», dijo Airapetian. «No quiero decir que no pueda ser vido de un raío, pero el raío parece menos comprobable ahora, y las partículas solares parecen más prováveis».
Estos experimentos sugieren que nuestro joven Solative podría haber catalizado los precursores de la vida más fácilmente, y posiblemente antes, de lo que se sugería anteriormente.