Creazione in laboratorio

Come il ferro presente nei meteoriti potrebbe aver contribuito all'origine della vita

Una cosa è certa: la vita sulla Terra è emersa molto presto nella storia del pianeta Terra. Ci sono poche risposte concrete alle domande su come e dove si sono formate le prime molecole organiche. Una teoria popolare presuppone che il terreno fertile per la vita fossero le sorgenti idrotermali nelle profondità del mare. I ricercatori propongono un nuovo scenario plausibile per l’origine della vita sulla Terra: i meteoriti. Il ferro in essi contenuto potrebbe aver avuto un ruolo decisivo nella formazione dei primi elementi costitutivi della vita.

Un piccolo frammento del meteorite ferroso del Campo del Cielo. Lo stesso intenso calore che ha parzialmente sciolto il meteorite per produrre la superficie liscia visibile qui avrebbe anche evaporato e asportato il ferro, creando minuscole particelle di dimensioni nanometriche. Queste particelle potrebbero aver agito come catalizzatori per la produzione degli elementi costitutivi della vita sulla Terra primordiale.

©O.Trapp

I ricercatori dell'Istituto Max Planck di Astronomia e dell'Università Ludwig Maximilian di Monaco hanno utilizzato esperimenti con meteoriti e ceneri vulcaniche per mostrare un nuovo modo in cui le molecole organiche potrebbero essersi formate nelle condizioni presenti sulla Terra primordiale. Il ruolo chiave qui è svolto dalle particelle di ferro dei meteoriti e della cenere vulcanica, che agiscono come catalizzatori. I catalizzatori sono sostanze la cui presenza accelera specifiche reazioni chimiche, ma che non vengono consumate nel processo. In questo senso sono simili agli strumenti utilizzati nella produzione, ad esempio, per costruire non solo una bicicletta ma diverse.

In questo caso è plausibile che queste particelle di ferro possano aver contribuito alla formazione delle prime molecole organiche provenienti dall'atmosfera primordiale ricca di anidride carbonica, tra cui idrocarburi, acetaldeide o formaldeide. Queste sostanze sono a loro volta gli elementi costitutivi degli acidi grassi, delle basi azotate (essi stessi gli elementi costitutivi del DNA), degli zuccheri e degli amminoacidi. Queste molecole organiche sono gli elementi costitutivi di organismi più complessi. La loro formazione fu il primo passo di una sequenza di eventi che portarono la vita sulla Terra. Ci sono voluti circa 2 miliardi di anni perché si formassero le prime cellule (eucariotiche).

L'ispirazione principale per la ricerca è venuta, tra tutte le cose, dalla chimica industriale. È noto che il monossido di carbonio e l'idrogeno possono essere convertiti in idrocarburi con l'aiuto di catalizzatori metallici. Il processo alla base di questo è chiamato processo Fischer-Tropsch. Oliver Trapp, professore all'Università Ludwig Maximilian di Monaco e Max Planck Fellow presso l'Istituto Max Planck di Astronomia, si è chiesto se questo processo non potesse aver avuto luogo anche su una Terra primordiale con un'atmosfera ricca di anidride carbonica: "Quando ho guardato Dopo aver osservato la composizione chimica del meteorite ferroso di Campo del Cielo, costituito da ferro, nichel, un po' di cobalto e piccole quantità di iridio, ho subito capito che si tratta di un perfetto catalizzatore Fischer-Tropsch", spiega Trapp. Il passo logico successivo furono gli esperimenti per testare la versione cosmica di Fischer-Tropsch.

Dmitry Semenov, membro dello staff dell'Istituto Max Planck per l'astronomia, ha messo in gioco la cenere vulcanica: "Quando Oliver mi ha parlato della sua idea, il mio primo pensiero è stato che dovremmo studiare anche le proprietà catalitiche delle particelle di cenere vulcanica. Dopo tutto, il la Terra primordiale deve essere stata geologicamente attiva." Avrebbero dovuto esserci molte particelle fini di cenere nell'atmosfera e sulle prime masse terrestri della Terra.

La dottoranda di Trapp, Sophia Peters, ha effettuato gli esperimenti necessari come parte del suo lavoro di dottorato. Per l'accesso a meteoriti e minerali, nonché per la competenza nell'analisi di tali materiali, si è rivolta al mineralogista Rupert Hochleitner, un esperto di meteoriti presso la Mineralogische Staatssammlung di Monaco. Per i loro esperimenti, hanno utilizzato particelle di ferro provenienti da un meteorite di ferro, un meteorite pietroso contenente ferro o la cenere vulcanica dell'Etna. Le particelle di ferro furono poi mescolate con vari minerali, poiché si supponeva fossero presenti sulla Terra primordiale. Questi minerali fungevano da struttura di supporto, poiché i catalizzatori solitamente si accumulano come piccole particelle su un substrato adatto.