Origine della vita sulla Terra: potrebbe provenire dallo spazio? Le convinzioni della scienza
La polvere cosmica: catalizzatore della chimica prebiotica sulla Terra
Prima dell’avvento della vita sulla Terra, era necessaria una chimica essenziale per creare molecole organiche a partire dagli elementi fondamentali come azoto, zolfo, carbonio e fosforo. Affinché le reazioni chimiche corrispondenti potessero iniziare e mantenersi, questi elementi dovevano essere presenti in abbondanza e costantemente reintegrati. Tuttavia, sulla Terra stessa, questi elementi erano e sono ancora scarsi.
• La polvere cosmica: catalizzatore della chimica prebiotica sulla Terra
• Ingredienti provenienti dallo spazio esterno?
• Un nuovo modello per chiarire la questione
• Buchi di fusione sui ghiacciai come trappole per la polvere
• Avviare il dibattito sull’origine della vita
Infatti, gli elementi costitutivi della vita erano così rari che le reazioni chimiche si sarebbero rapidamente esaurite, se fossero mai riuscite a iniziare. Processi geologici come l’erosione e l’alterazione delle rocce costituenti la Terra non erano in grado di garantire un’adeguata fornitura, poiché la crosta terrestre conteneva semplicemente troppo pochi di questi elementi. Nonostante ciò, nei primi 500 milioni di anni della storia della Terra, si sviluppò una chimica prebiotica che produsse molecole organiche come RNA, DNA, acidi grassi e proteine, su cui si basa tutta la vita.
Ingredienti provenienti dallo spazio esterno?
Da dove provenivano le quantità richieste di zolfo, fosforo, azoto e carbonio? Il geologo e Nomis Fellow Craig Walton è convinto che questi elementi siano arrivati sulla Terra principalmente sotto forma di polvere cosmica.
Questa polvere si crea nello spazio, ad esempio quando gli asteroidi si scontrano tra loro. Ancora oggi, circa 30.000 tonnellate di polvere cadono sulla Terra dallo spazio ogni anno. Nei primi tempi della Terra, tuttavia, la polvere pioveva in quantità molto maggiori, arrivando a milioni di tonnellate all’anno. Soprattutto, le particelle di polvere contengono molto azoto, carbonio, zolfo e fosforo. Avrebbero quindi il potenziale per innescare una cascata chimica.
Un nuovo modello per chiarire la questione
Per scoprire se la polvere cosmica potesse essere la fonte che ha dato il via alla chimica prebiotica, Walton ha sviluppato un modello insieme a colleghi dell’Università di Cambridge.
Utilizzando il modello, i ricercatori hanno simulato quanta polvere cosmica è caduta sulla Terra nei primi 500 milioni di anni della storia del nostro pianeta e dove avrebbe potuto accumularsi sulla superficie terrestre. Il loro studio è stato ora pubblicato sulla rivista scientifica Nature Astronomy .
Il modello è stato sviluppato in collaborazione con esperti di sedimentazione e astrofisici dell’Università di Cambridge. I ricercatori britannici sono specializzati nella simulazione di sistemi planetari e asteroidi.
Le loro simulazioni mostrano che ci sarebbero potuti essere luoghi sulla Terra primordiale con una concentrazione estremamente alta di polvere cosmica. E che le forniture venivano costantemente reintegrate dallo spazio. Tuttavia, le piogge di polvere diminuirono rapidamente e bruscamente dopo la formazione della Terra: dopo 500 milioni di anni, il flusso di polvere era di un ordine di grandezza inferiore rispetto all’anno zero. I ricercatori attribuiscono picchi occasionali verso l’alto agli asteroidi che si sono frantumati e hanno inviato una coda di polvere verso la Terra.
Buchi di fusione sui ghiacciai come trappole per la polvere
La maggior parte degli scienziati, ma anche dei profani, presume che la Terra sia stata coperta da un oceano di magma per milioni di anni; ciò avrebbe impedito il trasporto e la deposizione della polvere cosmica per lungo tempo. “Tuttavia, ricerche più recenti hanno trovato prove che la superficie terrestre si è raffreddata e solidificata molto rapidamente e che si sono formati grandi ghiacciai”, afferma Walton.
Secondo le simulazioni, questi ghiacciai avrebbero potuto essere l’ambiente migliore per l’accumulo di polvere cosmica. I buchi di fusione sulla superficie del ghiacciaio, noti come buchi di criocenite, avrebbero permesso non solo l’accumulo di sedimenti ma anche di granelli di polvere provenienti dallo spazio.
Col tempo, gli elementi corrispondenti venivano rilasciati dalle particelle di polvere. Non appena la loro concentrazione nell’acqua glaciale raggiungeva un valore soglia critico, le reazioni chimiche iniziavano spontaneamente, portando alla formazione delle molecole organiche che sono all’origine della vita.
Avviare il dibattito sull’origine della vita
La teoria proposta da Walton non è priva di controversie nella comunità scientifica. “Questo studio sicuramente innescerà un acceso dibattito scientifico”, afferma Walton, ”ma darà anche origine a nuove idee sull’origine della vita.”
Già nel XVIII e XIX secolo, gli scienziati erano convinti che i meteoriti portassero sulla Terra gli “elementi della vita”, come li chiama Walton. Anche allora, i ricercatori trovarono grandi quantità di questi elementi nelle rocce provenienti dallo spazio, ma non nel substrato roccioso della Terra. “Da allora, tuttavia, quasi nessuno ha considerato l’idea che la chimica prebiotica fosse innescata principalmente dai meteoriti”, dice Walton.
“L’idea del meteorite è convincente, ma c’è un problema”, spiega Walton. Un singolo meteorite fornisce queste sostanze solo in un ambiente limitato; il punto in cui colpisce il suolo è casuale e ulteriori forniture non sono garantite. “Penso che sia improbabile che l’origine della vita dipenda da pochi pezzi di roccia sparsi casualmente”, afferma. “La polvere cosmica arricchita, d’altra parte, la ritengo una fonte plausibile.”
Il prossimo passo di Walton sarà testare la sua teoria sperimentalmente. In laboratorio, utilizzerà grandi recipienti di reazione per ricreare le condizioni che potrebbero essere prevalenti nei buchi di fusione primordiali, quindi impostare le condizioni iniziali a quelle che probabilmente esistevano in un buco di criocenite quattro miliardi di anni fa – e, infine, attendere per vedere se effettivamente si sviluppano reazioni chimiche del tipo che producono molecole biologicamente rilevanti.