Los investigadores creen que es posible que los elementos necesarios para la vida hayan llegado a la Tierra principalmente en forma de polvo cósmico.
Antes de que existiera vida en la Tierra, la química era necesaria para producir moléculas orgánicas a partir de los elementos químicos nitrógeno, azufre, carbono y fósforo. Para iniciar y mantener las reacciones químicas relevantes, estos elementos deben estar presentes en cantidades suficientes y reponerse constantemente. Incluso en la propia Tierra, estos elementos eran y siguen siendo escasos.
De hecho, los primeros componentes básicos de la vida eran tan raros que las reacciones químicas se habrían extinguido rápidamente, si alguna vez hubieran podido ponerse en marcha. Los procesos geológicos como la erosión de las rocas que componen la Tierra y la erosión tampoco garantizan un suministro suficiente, ya que la corteza terrestre contiene muy pocos de estos elementos. Sin embargo, en los primeros 500 millones de años de la historia de la Tierra, se desarrolló una química probiótica que produjo moléculas orgánicas como ARN, ADN, ácidos grasos y proteínas en las que se basa toda la vida.
¿De dónde provino la cantidad necesaria de azufre, fósforo, nitrógeno y carbono? El geólogo Craig Walton cree que estos elementos llegaron a la Tierra principalmente en forma de polvo cósmico.
Este polvo se crea en el espacio, por ejemplo cuando los asteroides chocan entre sí. Incluso hoy en día, unas 30.000 toneladas (unas 33.069 toneladas) de polvo siguen cayendo a la Tierra desde el espacio cada año. Incluso en los primeros días de la Tierra, llovió polvo en grandes cantidades, que ascendían a millones de toneladas por año. Pero, sobre todo, las partículas del suelo contienen mucho nitrógeno, carbono, azufre y fósforo. Por tanto, tienen la capacidad de poner en marcha la cascada química.
Sin embargo, el hecho de que el polvo esté muy extendido y sólo se pueda encontrar en cantidades muy pequeñas en cualquier lugar habla en contra. «Pero si se incluye el proceso de transporte, las cosas se ven diferentes», dice Walton. El viento, la lluvia o los ríos acumulan polvo atmosférico en una gran superficie y lo depositan en forma concentrada en algunos lugares.
Para determinar si el polvo cósmico podría ser la fuente del impulso en la química probiótica (la reacción), Walton desarrolló un modelo con colegas de la Universidad de Cambridge.
Utilizando el modelo, los investigadores calcularon cuánto polvo cósmico llegó a la Tierra en los primeros 500 millones de años de la historia de nuestro planeta y dónde podría haberse acumulado en la superficie terrestre.
El modelo fue desarrollado en colaboración con sedimentólogos y astrónomos de la Universidad de Cambridge. Los investigadores británicos se especializan en la simulación de planetas y sistemas de asteroides.
Sus modelos muestran que puede haber lugares en la superficie de la Tierra que contengan cantidades muy grandes de polvo cósmico. Y estas cosas se reponen constantemente desde el espacio. Sin embargo, la precipitación del suelo disminuyó rápidamente y rápidamente después de la formación de la Tierra: después de 500 millones de años, el flujo del suelo era un orden de magnitud menor que en el año cero. Los investigadores a veces atribuyen los picos de arriba a asteroides que se rompieron y enviaron una cola de polvo hacia la Tierra.
La mayoría de los científicos creen que la Tierra estuvo cubierta por un océano de magma durante millones de años; Esto habría impedido durante mucho tiempo el transporte y almacenamiento de polvo cósmico. «Sin embargo, investigaciones más recientes han aportado pruebas de que la superficie de la Tierra se enfrió y solidificó muy rápidamente y formó grandes capas de hielo», afirma Walton.
Según las simulaciones, estas capas de hielo podrían ser el entorno perfecto para la acumulación de polvo cósmico. Los agujeros de derretimiento en la superficie del glaciar, conocidos como agujeros de criconita, habrían permitido que no solo se acumularan sedimentos, sino también granos de polvo procedentes del espacio.
Después de algún tiempo, los elementos relevantes fueron liberados de las partículas del suelo. Cuando su concentración en el hielo de agua alcanzó un umbral crítico, comenzaron por sí solas reacciones químicas que llevaron a la formación de moléculas biológicas que son el origen de la vida.
Es muy posible que los procesos químicos continúen incluso a temperaturas bajo cero, que prevalecen en el agujero de fusión.
«El frío no afecta a la química orgánica; al contrario: las reacciones son más selectivas y específicas a bajas temperaturas que a altas», afirma Walton.
Otros investigadores han demostrado en el laboratorio que los ácidos ribonucleicos (ARN) simples en forma de anillo se autoensamblan en una sopa de agua derretida a temperaturas bajo cero y luego se repiten. Un punto débil del argumento puede ser que a bajas temperaturas, los elementos necesarios para formar moléculas orgánicas se difunden muy lentamente desde las partículas del suelo.
La teoría que propuso Walton no está exenta de controversia en la comunidad científica.
«Este estudio seguramente suscitará un debate científico controvertido, pero también generará nuevas ideas sobre el origen de la vida», afirma Walton.
En el siglo XVIII y principios del XIX, los científicos estaban convencidos de que los meteoritos traían «elementos de vida», como los llama Walton, a la Tierra. Sin embargo, los investigadores encontraron grandes cantidades de estos elementos en rocas espaciales, pero no en el lecho rocoso de la Tierra. «Sin embargo, desde entonces casi nadie ha considerado la idea de que la química prebiótica fue puesta en marcha originalmente por los meteoritos», dice Walton.
«La idea de un meteorito parece abrumadora, pero hay un problema», explica Walton. Un solo meteorito proporciona estos elementos sólo en un entorno limitado; El lugar donde aterriza es aleatorio y no se garantizan más cosas. «Creo que es poco probable que el origen de la vida dependa de algún fragmento enorme y aleatorio de escombros», afirma. «Por otro lado, creo que el polvo cósmico es una fuente fiable».
El siguiente paso de Walton fue probar su teoría experimentalmente. En el laboratorio, utilizará reactores gigantes para recrear las condiciones que podrían haber prevalecido en un agujero de metal primordial, luego determinará las condiciones primordiales que podrían haber existido en un agujero de crioconita hace cuatro mil millones de años y, finalmente, esperará a ver. ¿Evolucionan realmente los tipos de reacciones químicas que producen moléculas biológicamente relevantes?
Aparece en la investigación. Astronomía de la naturaleza.
Fuente: ETH Zúrich
