¿Dónde se formó la vida por primera vez en la Tierra? Algunos científicos piensan que podría haber sido alrededor de respiraderos hidrotermales que pudieron haber existido en el fondo del océano hace 4.500 millones de años. En un nuevo artículo de la revista Astrobiología , Los científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA describen cómo imitaron posibles entornos submarinos antiguos con una configuración experimental compleja. Demostraron que bajo una presión extrema, El fluido de estas antiguas grietas del lecho marino mezclado con el agua del océano podría haber reaccionado con los minerales de los respiraderos hidrotermales para producir moléculas orgánicas, los componentes básicos que componen casi toda la vida en la Tierra.

En particular, La investigación sienta las bases importantes para estudios en profundidad de mundos oceánicos como Encelado, la luna de Saturno y Europa, la luna de Júpiter. que se cree que tienen océanos de agua líquida enterrados bajo gruesas costras heladas y pueden albergar una actividad hidrotermal similar a la que se está simulando en el JPL. Esta área de investigación pertenece a un campo de estudio conocido como astrobiología, y el trabajo fue realizado por el equipo de JPL Icy Worlds como parte del antiguo Instituto de Astrobiología de la NASA.

Bajo el mar antiguo

Para simular las condiciones que podrían haber existido en el fondo oceánico de una Tierra recién formada, antes de que el mar rebosara de vida, La entonces estudiante graduada Lauren White y sus colegas llevaron a cabo un experimento que reunió tres ingredientes clave:agua rica en hidrógeno, como el tipo que podría haber salido de debajo del lecho marino a través de conductos de ventilación; agua de mar enriquecida con dióxido de carbono, como habría sido de la atmósfera antigua; y algunos minerales que podrían haberse formado en ese entorno.

White y sus colegas, incluido su asesor de posgrado, Michael Russell, científico jubilado del JPL:conductos de ventilación simulados que no arrojaban agua particularmente caliente (solo unos 212 Fahrenheit, o 100 grados Celsius). Un desafío importante con la creación de la configuración experimental fue mantener la misma presión que se encuentra a 0,6 millas (1 kilómetro) debajo de la superficie del océano, aproximadamente 100 veces la presión del aire al nivel del mar. Experimentos anteriores han probado reacciones químicas similares en cámaras individuales de alta presión, pero White y sus colegas querían replicar más completamente las propiedades físicas de estos entornos, incluida la forma en que los fluidos fluyen y se mezclan. Esto requeriría mantener la alta presión en múltiples cámaras, lo que se sumó a la complejidad del proyecto. (Debido a que una grieta o fuga en una sola cámara de alta presión representa la amenaza de una explosión, En tales casos, es un procedimiento operativo estándar instalar un protector contra explosiones entre el aparato y los científicos).

Los científicos querían determinar si condiciones tan antiguas podrían haber producido moléculas orgánicas, las que contienen átomos de carbono en bucles o cadenas, así como con otros átomos, más comúnmente hidrógeno. Ejemplos de moléculas orgánicas complejas incluyen aminoácidos, que eventualmente puede formar ADN y ARN.

Pero al igual que los huevos harina, la mantequilla y el azúcar no son lo mismo que un pastel, la presencia de carbono e hidrógeno en los primeros océanos no garantiza la formación de moléculas orgánicas. Mientras que un átomo de carbono y un átomo de hidrógeno podrían chocar razonablemente entre sí en este océano prehistórico, no se unirían automáticamente para formar un compuesto orgánico. Ese proceso requiere energía, y al igual que una pelota no rueda por una colina por sí sola, el carbono y el hidrógeno no se unirán sin un empujón enérgico.

Un estudio anterior de White y sus colegas mostró que el agua que pasa a través de respiraderos hidrotermales podría haber formado sulfuros de hierro. Actuando como catalizador, Los sulfuros de hierro podrían proporcionar ese empuje enérgico, reducir la cantidad de energía necesaria para que el carbono y el hidrógeno reaccionen juntos, y aumentando la probabilidad de que formen orgánicos.

El nuevo experimento probó si esta reacción habría sido probable que ocurriera en las condiciones físicas alrededor de los antiguos respiraderos del lecho marino. si existían tales respiraderos en ese momento. ¿La respuesta? Si. El equipo creó formiato y trazas de metano, ambas moléculas orgánicas.

Señales de vida

El metano natural en la Tierra es producido principalmente por organismos vivos o por la descomposición de material biológico. incluyendo plantas y animales. ¿Podría el metano en otros planetas ser también un signo de actividad biológica? Usar metano para buscar vida en otros mundos, los científicos deben comprender sus fuentes biológicas y no biológicas, como el identificado por White y sus colegas.

"Creo que es realmente significativo que demostremos que estas reacciones tienen lugar en presencia de esos factores físicos, como la presión y el flujo, ", dijo White." Todavía estamos muy lejos de demostrar que la vida podría haberse formado en estos entornos. Pero si alguien alguna vez quiere hacer ese caso, Creo que tendremos que haber demostrado la viabilidad de cada paso del proceso; no podemos dar nada por sentado ".

El trabajo se basa en la hipótesis de Michael Russell de que la vida en la Tierra puede haberse formado en el fondo del océano primitivo de la Tierra. La formación de moléculas orgánicas sería un paso importante en este proceso. Los científicos del mismo grupo de investigación del JPL han explorado otros aspectos de este trabajo, como replicar las condiciones químicas en el océano primitivo para demostrar cómo los aminoácidos podrían formarse allí. Sin embargo, el nuevo estudio es único en la forma en que recreó las condiciones físicas de esos entornos.

En los próximos años, La NASA lanzará Europa Clipper, que orbitará a Júpiter y realizará múltiples sobrevuelos de la luna helada Europa. Los científicos creen que las columnas pueden arrojar agua al espacio desde el océano de la luna, que se encuentra debajo de aproximadamente dos a 20 millas (tres a 30 kilómetros) de hielo. Estas columnas podrían proporcionar información sobre posibles procesos hidrotermales en el fondo del océano, se cree que tiene unas 50 millas (80 kilómetros) de profundidad. El nuevo artículo contribuye a una comprensión cada vez mayor de la química que podría tener lugar en océanos distintos al nuestro. lo que ayudará a los científicos a interpretar los hallazgos de esa misión y otras futuras.