Formazione di amminoacidi e acidi carbossilici in atmosfere planetarie debolmente riducenti da parte di particelle energetiche solari provenienti dal giovane sole

Molto probabilmente la vita iniziò durante l'Eone Adeano; tuttavia, le condizioni ambientali che hanno contribuito alla complessità della sua chimica sono poco conosciute.

Per comprendere l’inizio dell’abiogenesi è necessaria una migliore comprensione delle varie condizioni ambientali, comprese quelle globali (eliosferiche) e locali (atmosferiche, superficiali e oceaniche), insieme alle condizioni dinamiche interne della Terra primordiale. Qui, esaminiamo i contributi dei raggi cosmici galattici (GCR) e delle particelle energetiche solari (SEP) associati ai superflares del giovane Sole alla formazione di amminoacidi e acidi carbossilici in miscele di gas debolmente ridotte che rappresentano l'atmosfera primordiale della Terra. Confrontiamo anche i prodotti con quelli introdotti da eventi di fulmini e luce solare ultravioletta (UV).

In una serie di esperimenti di laboratorio, abbiamo rilevato e caratterizzato la formazione di amminoacidi e acidi carbossilici tramite irradiazione protonica di una miscela di anidride carbonica, metano, azoto e acqua in vari rapporti di miscelazione. Questi esperimenti mostrano la rilevazione di amminoacidi dopo l'idrolisi acida quando nella miscela di gas è stato introdotto lo 0,5% (v/v) del metano iniziale. Nell'insieme di esperimenti con scariche a scintilla (simulazione di fulmini) eseguiti per la stessa miscela di gas, abbiamo scoperto che era necessario almeno il 15% di metano per rilevare la formazione di amminoacidi e che negli esperimenti tramite irradiazione UV non sono stati rilevati amminoacidi , anche quando si utilizzava il 50% di metano. Gli acidi carbossilici si sono formati in miscele di gas non riducenti (0% metano) mediante irradiazione di protoni e scariche di scintille.

Pertanto, suggeriamo che i GCR e gli eventi SEP del giovane Sole rappresentino le fonti di energia più efficaci per la formazione prebiotica di composti organici biologicamente importanti da atmosfere debolmente riducenti. Poiché ci si aspettava che il flusso di energia della meteorologia spaziale, che generò frequenti SEP dal giovane Sole nei primi 600 milioni di anni dopo la nascita del sistema solare, fosse molto maggiore di quello dei GCR, concludiamo che i protoni energetici guidati da SEP sono le fonti energetiche più promettenti per la produzione prebiotica di composti bioorganici nell'atmosfera della Terra dell'Adeano.

Kensei Kobayashi, Jun-ichi Ise, Ryohei Aoki, Miei Kinoshita, Koki Naito, Takumi Udo, Bhagawati Kunwar, Jun-ichi Takahashi, Hiromi Shibata, Hajime Mita, Hitoshi Fukuda, Yoshiyuki Oguri, Kimitaka Kawamura, Yoko Kebukawa e Vladimir S. AirapetianLife 2023, 13(5), 1103; DOI: 10.3390/vita13051103https://www.mdpi.com/2075-1729/13/5/1103 (accesso libero)Astrobiologia, Astrochimica

Co-fondatore di SpaceRef, Explorers Club Fellow, ex NASA, squadre di trasferta, giornalista, spazio e astrobiologia, scalatore decaduto.