Esta teoría de compresión por choque para la fabricación de aminoácidos, ha sido desarrollada por Nir Goldman y sus colegas en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, California.
Los investigadores querían averiguar qué eventos químicos pueden ocurrir en un grano de hielo atrapado dentro de un cometa que se estrella en un planeta. Ellos usaron alrededor de un millón horas de poderosas computadoras en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore para simular el posible proceso químico que tiene lugar en un único grano de hielo durante un impacto. En particular, buscaban aminoácidos, marcas de vida potencial.
Las teorías anteriores sobre cómo los aminoácidos en la Tierra podrían haber llegado a aparecer incluyen el impacto de rayos en una sopa primordial de moléculas simples o la irradiación ultravioleta de los granos de polvo interestelar, pero ninguna de las teorías propuestas hasta ahora es definitiva.
Las simulaciones de Goldman incluyeron 210 moléculas: una mezcla de agua, metanol, amoníaco, dióxido de carbono y monóxido de carbono. Esta mezcla es utilizada comúnmente por los científicos para representar el hielo en los cometas.
Cuando un cometa choca contra un planeta, una onda de choque viaja a través de él debido a la repentina detención causada por el impacto. Esto, explica Goldman, comprime el cometa, y la onda de compresión viaja a través del cometa más rápido que la velocidad del sonido. Como resultado, las moléculas dentro del objeto se deforman y se rompen los enlaces.
El grupo de Goldman basó sus modelos en el impacto que probablemente experimentaría un cometa que viaja a 29 kilómetros por segundo. El impacto debe ser un golpe lateral, ya que un impacto frontal probablemente destruiría todo en su interior.
Para deshacer la química en el interior del hielo, los investigadores utilizaron la densidad funcional de simulaciones teóricas, un tratamiento mecánico cuántico de los electrones en una molécula. En el modelo, si los electrones alrededor de los átomos se acercan lo suficiente a electrones alrededor de otros átomos se formará un enlace.
La primera y más débil compresión por choque que Goldman y sus colegas modelaron, alcanzó una presión de 10 gigapascales y alcanzó una temperatura de 700 grados Kelvin. El grano se comprimió en un 40%. El equipo observó que se estaban formando moléculas con enlaces carbono-nitrógeno, incluyendo una molécula inestable llamada de carbamida. Esto fue un indicio de que los procesos de formación de aminoácido eran posibles. "Bajo este tipo de condiciones en que todo es muy reactivo, si se tiene una especie de 'bocado' que tiene un componente esencial como un enlace C-N (carbono-nitrógeno) se puede imaginar más carbonos añadiéndose al mismo y conseguir un aminoácido complejo", dice Goldman.
En otras simulaciones, en que las presiones y temperaturas eran más altas, los científicos vieron más química. Se centraron en un simulacro con 47 gigapascales y una temperatura de 3.141 grados Kelvin para los primeros 20 picosegundos (1 ps = 1x10-12 s) del impacto. Vieron muchas moléculas complejas en formación, incluyendo grandes moléculas con enlaces carbono-nitrógeno.
Después del impacto inicial, el cometa comprimido se relaja, se enfría y se expande, eventos que Goldman y sus compañeros de trabajo recrearon en la siguiente etapa de su simulación. Después de 50 picosegundos de relajación el grupo de Goldman vio sólo cinco tipos de moléculas con enlaces carbono-nitrógeno como el cianuro de hidrógeno y más carbamida. También hubo varios iones hidronio (agua con un ion de hidrógeno). Pero el equipo también vio lo que parecía ser el aminoácido glicina y dióxido de carbono unido a ella, lo que lo hace más interesante.
Goldman está seguro de que la glicina en última instancia, se formó en este tipo de colisión, aunque la simulación era demasiado compleja y habría que simularlo por más tiempo para poder demostrarlo. El complejo glicina/dióxido de carbono podría reaccionar espontáneamente con un ion hidronio para producir glicina, agua y dióxido de carbono, dice. "Vemos cosas que están a un paso de la formación de glicina. Lo que significa es que si fuera más fácil gestionar nuestras simulaciones por más tiempo, digamos hasta un microsegundo, la glicina se formaría fácilmente".
Este es el primer indicio, dice Goldman, de que un impacto de choque podría conducir a la 'química interesante' dentro de un cometa.
El trabajo es teóricamente correcto, dice Murthy Gudipati, un experto en hielo interestelar del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena, California. Sin embargo, le gustaría ver los cálculos posteriores para calcular la probabilidad de que estos eventos productores de aminoácidos sucedan realmente. Las simulaciones de Goldman también podrían ser probadas experimentalmente, dice.
Se sabe, desde hace algún tiempo, que los ingredientes para la fabricación de aminoácidos se encuentran dentro de los cometas, dice Gudipati, y estudios de laboratorio han demostrado que mediante radiacion se puede desencadenar la formación de aminoácidos en hielo similar al de los cometas. El nuevo estudio es "la guinda del pastel", dice Gudipati, aunque no es el único proceso a considerar. "Un cometa en dirección a la Tierra primitiva pudo haber estado cargado con anterioridad de moléculas prebióticas".
Imagen: Fotografía del llamativo cometa McNaught, obtenida desde la Cordillera de los Andes en Santiago, Chile, en el año 2007.
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