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Jueves, 4 julio 2013
Astrobiología

¿Simples impactos de cometas como detonantes de reacciones químicas que condujeron a la vida?

La hipótesis de que los principales compuestos químicos de la vida llegaron de fuera de la Tierra podría reconciliarse con la que dice que surgieron aquí, si es cierta una tercera posibilidad: Surgieron aquí pero como consecuencia de reacciones provocadas por la colisión de cometas contra la Tierra. Además, el nuevo mecanismo propuesto no precisaría de algunas otras condiciones especiales a las que se creía imprescindibles, para hacer surgir la química prebiótica en planetas.

Nir Goldman, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, e Isaac Tamblyn, del Instituto Tecnológico de Ontario en Canadá, han llegado a la conclusión de que los cometas, ricos en hielo, que se estrellaron contra la Tierra hace varios miles de millones de años pudieron producir compuestos orgánicos esenciales para la vida, incluyendo los bloques de construcción de proteínas y pares de bases de nucleótidos de ADN y ARN.

Los cometas contienen diversas sustancias simples, tales como agua, amoníaco, metanol y dióxido de carbono, y la caída de un cometa en una superficie planetaria puede proveer un suministro de energía lo bastante abundante como para poner en marcha ciertas reacciones químicas que de otro modo sería más difícil que se produjeran espontáneamente.

El flujo de materia orgánica a la Tierra a través de cometas y asteroides durante períodos de intenso bombardeo meteorítico pudo ser tan alto como 10 billones de kilogramos por año, haciendo ingresar así materia orgánica superior en varios órdenes de magnitud a la que existía previamente sobre el planeta.

La línea de investigación en la que Goldman trabaja desde hace tiempo, y sobre la que ya completó un trabajo previo, se basa en modelos computacionales intensivos, que, en el pasado, sólo podían capturar de 10 a 30 picosegundos del impacto de un cometa. Sin embargo, nuevas simulaciones desarrolladas en las supercomputadoras Rzcereal y Aztec del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, le han permitido a Goldman utilizar modelos digitales mucho más eficientes y de ese modo ha conseguido capturar cientos de picosegundos de los impactos, lo que se acerca mucho más a los tiempos típicos del equilibrio químico.

Como resultado, en el nuevo estudio del que es coautor se ha conseguido observar conjuntos muy diferentes y más amplios de hidrocarburos y sustancias derivadas de ellos que, después del impacto, pudieron crear materia orgánica que acabó conduciendo al surgimiento de la vida.

Muchos cometas miden entre 1,6 y 56 kilómetros. Los cometas que pasan a través de la atmósfera terrestre se calientan por fuera pero permanecen frescos en su interior. Después del impacto de los bloques principales del cometa contra la superficie planetaria, se genera una onda expansiva como consecuencia de la compresión súbita. Las ondas expansivas pueden crear presiones y temperaturas súbitas e intensas, capaces de provocar reacciones químicas dentro de un cometa antes de que éste interactúe de manera directa con el ambiente planetario. Una colisión en trayectoria oblicua, en la que un cuerpo helado de origen extraterrestre impacta de refilón con una atmósfera planetaria, podría generar las condiciones termodinámicas capaces de conducir a la síntesis orgánica. Estos procesos podrían dar como resultado la aparición de concentraciones significativas de compuestos orgánicos.

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El equipo de investigación comprobó que picos de presión y de temperatura moderados (aproximadamente 360.000 atmósferas de presión y algo más de 2.500 grados centígrados) desencadenados por ondas expansivas en una mezcla de hielo rica en dióxido de carbono conducirían a una secuencia de pasos químicos que desembocaría en la formación de precursores prebióticos de pares de bases de ARN y ADN.

Por otro lado, condiciones más extremas (480.000 atmósferas y de 3.425 a 4.525 grados centígrados) dieron por resultado la síntesis de metano y formaldehido, así como algunas sustancias con molécula de carbono de cadena larga. Se sabe que estos compuestos actúan como precursores de la síntesis de aminoácidos y de compuestos orgánicos complejos.

Los impactos de cometas pudieron dar por resultado la síntesis de moléculas prebióticas sin necesidad de condiciones especiales adicionales tales como presencia de catalizadores, radiación ultravioleta, o condiciones especiales preexistentes en el planeta, tal como argumenta Goldman.

Los resultados de esta investigación brindan por tanto una perspectiva alternativa de la formación de compuestos necesarios para la vida tanto en el pasado de la Tierra como en otros mundos, y podrían quizá interpretarse como que las probabilidades de que la química prebiótica surja en planetas del universo son mayores de lo creído.

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