Grafitizzazione: una nuova teoria sulle origini degli elementi costitutivi della vita

I ricercatori dell’Università di Cambridge hanno identificato un processo chiamato grafitizzazione, che teorizzano potrebbe produrre molecole essenziali per la costruzione della vita come proteine, fosfolipidi e nucleotidi sulla Terra primordiale

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Grafitizzazione: una nuova teoria sulle origini degli elementi costitutivi della vita

I ricercatori dell’Università di Cambridge hanno identificato un processo chiamato grafitizzazione, che teorizzano potrebbe produrre molecole essenziali per la costruzione della vita come proteine, fosfolipidi e nucleotidi sulla Terra primordiale. Questo processo di grafitizzazione, ha indicato che le alte temperature derivanti dagli impatti celesti e dalle interazioni con ferro e acqua potrebbero semplificare gli ambienti chimici, rendendoli favorevoli alla formazione dei componenti necessari alla vita.

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Il processo di grafitizzazione

Si è a lungo dibattuto su come siano nate in natura le condizioni apparentemente fortuite per la vita, e molte ipotesi sono arrivate a vicoli ciechi. Tuttavia, i ricercatori dell’Università di Cambridge hanno ora creato un modello di come potrebbero verificarsi queste condizioni, producendo gli ingredienti necessari alla vita in quantità sostanziali.

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La vita è governata da molecole chiamate proteine, fosfolipidi e nucleotidi. Ricerche precedenti suggeriscono che molecole utili contenenti azoto come nitrili – cianoacetilene (HC3N) e acido cianidrico (HCN) – e isonitriliisocianato (HNC) e metil isocianato (CH3NC) – potrebbero essere utilizzate per creare questi elementi costitutivi della vita. Al momento, però, non esiste un modo chiaro per produrre tutti questi prodotti nello stesso ambiente in quantità sostanziali.

Il gruppo di studio ha scoperto che attraverso un processo noto come grafitizzazione, è teoricamente possibile produrre quantità significative di queste utili molecole. Se il modello può essere verificato sperimentalmente, questo indica che il processo è stato un probabile passo della Terra primordiale nel suo viaggio verso la vita.

Una parte importante della vita è la semplicità

Gran parte del problema con i modelli precedenti è che insieme ai nitrili viene creata una gamma di altri prodotti. Questo crea un sistema disordinato che ostacola la formazione della vita.

Una parte importante della vita è la semplicità“, ha affermato il dottor Paul Rimmer, Professore assistente di astrofisica sperimentale presso il Cavendish Laboratory e coautore dello studio: ” Si tratta di ordine. Sta trovando un modo per eliminare parte della complessità controllando quello che la chimica può far accadere“.

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Non ci aspettiamo che la vita venga prodotta in un ambiente disordinato. Quindi, quello che è affascinante è il modo in cui la grafitizzazione stessa pulisce l’ambiente, dal momento che il processo crea esclusivamente questi nitrili e isonitrili, con prodotti collaterali per lo più inerti.

All’inizio pensavamo che questo avrebbe rovinato tutto, ma in realtà rende tutto molto migliore. Pulisce la chimica”, ha detto Rimmer. Questo significa che la grafitizzazione potrebbe fornire la semplicità che gli scienziati stanno cercando e l’ambiente pulito necessario per la vita.

Come funziona il processo di grafitizzazione?

L’eone Adeano è stato il periodo più antico della storia della Terra, quando il ostro pianeta era molto diverso dalla nostra Terra moderna. Gli impatti con detriti, a volte grandi quanto pianeti, non erano eventi eccezionali. Lo studio ha teorizzato che quando la Terra primordiale è stata colpita da un oggetto delle dimensioni della Luna, circa 4,3 miliardi di anni fa, il ferro che conteneva ha reagito con l’acqua sulla Terra.

Qualcosa delle dimensioni della Luna ha colpito la Terra primordiale e avrebbe depositato una grande quantità di ferro e altri metalli“, ha detto il coautore Dr Oliver Shorttle, Professore di filosofia naturale presso l’Istituto di Astronomia e Dipartimento di Scienze della Terra di Cambridge.

I prodotti della reazione ferro-acqua si condensano in catrame sulla superficie della Terra. Il catrame reagisce quindi con il magma a oltre 1500°C e il carbonio nel catrame diventa grafite, una forma di carbonio altamente stabile, e quello che usiamo nelle moderne mine delle matite.

Una volta che il ferro reagisce con l’acqua, si forma una nebbia che si condensa e si mescola con la crosta terrestre. Dopo il riscaldamento, quello che rimane sono, ecco, i composti utili contenenti azoto“, ha detto Shorttle.

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Le prove a sostegno della teoria di grafitizzazione provengono in parte dalla presenza di rocce komatiitiche. La komatiite è un tipo di roccia vulcanica che si forma quando il magma molto caldo (>1500°C) si raffredda.

La komatiite è stata originariamente trovata in Sud Africa. Le rocce risalgono a circa 3,5 miliardi di anni fa”, ha spiegato Shorttle: “Sappiamo, cosa fondamentale, che queste rocce si formano solo a temperature torride, intorno ai 1700°C”. Questo significa che il magma sarebbe già stato abbastanza caldo da riscaldare il catrame e creare i nostri utili nitrili”.

Con il collegamento confermato, gli autori hanno indicato che i composti contenenti azoto verrebbero prodotti tramite questo metodo: poiché vediamo la komatiite, sappiamo che la temperatura del magma sulla Terra primordiale a volte deve essere stata superiore a 1500°C.

Conclusioni sulla teoria della grafitizzazione

Ora gli esperimenti devono cercare di ricreare queste condizioni in laboratorio e studiare se l’acqua, inevitabilmente presente nel sistema, divora i composti dell’azoto, rompendoli.

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Anche se non sappiamo con certezza se queste molecole abbiano dato origine alla vita sulla Terra, sappiamo che gli elementi costitutivi della vita devono essere costituiti da molecole sopravvissute nell’acqua“, ha affermato Rimmer: “Se futuri esperimenti mostreranno che tutti i nitrili si disgregano, allora dovremo cercare un modo diverso“.

Lo studio sulla teoria della grafitizzazione è stato pubblicato sulla rivista Life.

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