Gli scienziati della NASA simulano l’evoluzione cosmica
Gli scienziati della NASA studiano le origini della vita cercando di imitare la primordiale formazione degli amminoacidi e le ammine, loro cugini chimici
Gli aminoacidi rappresentano l’elemento costitutivo di milioni di proteine che muovono gli ingranaggi chimici della vita, comprese le funzioni essenziali degli animali. Le proteine, infatti, sono molecole biologiche costituite da catene di amminoacidi legati uno all’altro. Vista, quindi, la loro importanza per gli esseri viventi, gli scienziati sono ansiosi di capire le origini di queste molecole. Dopo tutto, gli aminoacidi potrebbero aver contribuito a generare la vita sulla Terra dopo essere stati portati qui circa 4 miliardi di anni fa da pezzi di asteroidi o comete. Se partiamo da questa affermazione come presupposto, la domanda degli scienziati è la seguente: gli aminoacidi sono stati prodotti all’interno di asteroidi o comete? Oppure, gli ingredienti grezzi della vita sono arrivati intatti dalla nube molecolare interstellare di ghiaccio, gas e polvere che ha formato il nostro sistema solare e innumerevoli altri? Se gli aminoacidi si sono formati nel nostro sistema solare, allora la vita, per come la intendiamo noi, potrebbe essere un unicum del nostro sistema solare. Ma se provenissero da una nube interstellare, questi precursori della vita potrebbero essersi diffusi anche in altri sistemi solari. Gli scienziati del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, hanno cercato di esplorare il modo in cui gli amminoacidi e le ammine – i loro cugini chimici – potrebbero essersi formati simulando in laboratorio una mini-evoluzione cosmica. I ricercatori hanno creato dei ghiacci come quelli che si trovano nelle nubi interstellari, li hanno sottoposti a radiazioni e poi hanno esposto il materiale rimasto, che comprendeva ammine e amminoacidi, all’acqua e al calore, per replicare le condizioni che si sarebbero verificate all’interno degli asteroidi.
Per il loro studio, hanno creato dei ghiacci con molecole che i telescopi hanno comunemente rilevato nelle nubi interstellari, come acqua, metanolo, anidride carbonica e ammoniaca. Poi, utilizzando l’acceleratore di particelle Van de Graaff, hanno colpito i ghiacci con protoni ad alta energia per imitare la radiazione cosmica che i ghiacci avrebbero subito in una nube molecolare. Il processo di irraggiamento ha spezzato le molecole semplici. Queste molecole si sono ricombinate in ammine e amminoacidi più complessi, come l’etilammina e la glicina. Gli amminoacidi sino sono tramutati in dei residui appiccicosi. “Ci aspettiamo che questi residui dalla nube interstellare vengano trasferiti al disco protoplanetario che crea un sistema solare”, ha detto Danna Qasim, una delle ricercatrici del Goddard.
Simulazioni con asteroide compreso
Le simulazioni di asteroidi sono avvenute immergendo i residui prodotti in tubi d’acqua e riscaldandoli a diverse temperature e per durate variabili, gli scienziati hanno cercato così di replicare le condizioni all’interno di alcuni asteroidi miliardi di anni fa, chiamate “alterazione acquosa”. Successivamente, hanno analizzato gli effetti che queste condizioni calde e acquose hanno avuto sulle molecole. Hanno scoperto che i tipi di ammine e amminoacidi creati nei ghiacci interstellari di laboratorio, e le loro proporzioni, sono rimasti costanti, indipendentemente dalle condizioni dell’asteroide. Ciò implica che le ammine e gli amminoacidi possono rimanere intatti durante la migrazione dalla nube interstellare a un asteroide. Ma ogni molecola ha reagito in modo diverso a condizioni simili a quelle di un asteroide, a seconda della quantità di calore applicata dai ricercatori e del tempo trascorso. I livelli di glicina sono raddoppiati dopo 7 giorni di simulazione dell’asteroide, ad esempio, mentre i livelli di etilammina si sono a malapena mossi.
Molti altri scienziati hanno creato ghiacci interstellari e li hanno sottoposti a radiazioni scoprendo anche loro che questo processo crea ammine e amminoacidi. Ma la serie di composti prodotti in laboratorio non corrisponde a quella rilevata nei meteoriti. Qasim e i suoi colleghi volevano indagare su questa discrepanza, così hanno progettato un esperimento – il primo ad aggiungere simulazioni di asteroidi all’esperimento sul ghiaccio. Il processo è iniziato con un’idea di Christopher Materese, un ricercatore del Goddard che è stato il principale investigatore di questo progetto. Materese si chiedeva se le condizioni degli asteroidi fossero l’anello mancante tra il ghiaccio interstellare prodotto in laboratorio e le composizioni dei meteoriti.
“Gli esperimenti di laboratorio incentrati esclusivamente sull’irradiazione del ghiaccio non riescono a cogliere appieno la realtà della chimica sperimentata da questi composti”, ha detto Materese. “Quindi parte dell’obiettivo di questo lavoro era vedere se potevamo colmare questa lacuna”. Il team di ricerca non ha ancora colmato la lacuna. Hanno scoperto che anche dopo aver simulato le condizioni di un asteroide, le ammine e gli amminoacidi prodotti non corrispondevano ancora a quelli presenti nei meteoriti. Questo potrebbe accadere per una serie di ragioni. Una ha a che fare con la possibile contaminazione. Poiché i meteoriti cadono attraverso l’atmosfera terrestre e trascorrono un po’ di tempo sulla superficie prima di essere raccolti, è possibile che la loro composizione chimica cambi e non rifletta perfettamente gli asteroidi da cui provengono. Ma gli scienziati potranno affrontare questo problema con i campioni incontaminati dell’asteroide Bennu, attualmente trasportati dalla sonda OSIRIS-REx della NASA verso la Terra per essere consegnati alla superficie il 24 settembre 2023. Gli scienziati miglioreranno anche i loro esperimenti sul ghiaccio dopo che il telescopio spaziale James Webb della NASA avrà fornito informazioni dettagliate sui tipi di ghiaccio che compongono le nubi molecolari interstellari.
“Non siamo ancora alla fine di questo lavoro, abbiamo ancora molto da fare”, ha detto Materese.
