Cómo un sol tormentoso pudo haber comenzado la vida en la Tierra
science

Cómo un sol tormentoso pudo haber comenzado la vida en la Tierra

Un estudio reciente indica que los ingredientes básicos para la vida en la Tierra pueden haberse originado a partir de erupciones solares. La investigación mostró que la colisión de las moléculas del sol con los gases en la atmósfera primordial de la Tierra podría producir aminoácidos y ácidos carboxílicos, que son los componentes básicos de las proteínas y la vida orgánica. Usando datos de la misión Kepler de la NASA, los investigadores sugirieron que, durante su fase inicial de superllamarada, las partículas energéticas del sol interactuarían regularmente con nuestra atmósfera, desencadenando reacciones químicas fundamentales. Las iteraciones experimentales indicaron que las moléculas del sol parecen ser una fuente de energía más eficiente que los rayos para la síntesis de aminoácidos y ácidos carboxílicos. Crédito: NASA/Centro de Vuelo Espacial Goddard

Un nuevo estudio postula que los primeros componentes básicos de la vida en la Tierra, a saber,[{» attribute=»»>amino acids and carboxylic acids, may have been formed due to solar eruptions. The research suggests that energetic particles from the sun during its early stages, colliding with Earth’s primitive atmosphere, could have efficiently catalyzed essential chemical reactions, thus challenging the traditional “warm little pond” theory.

The first building blocks of life on Earth may have formed thanks to eruptions from our Sun, a new study finds.

A series of chemical experiments show how solar particles, colliding with gases in Earth’s early atmosphere, can form amino acids and carboxylic acids, the basic building blocks of proteins and organic life. The findings were published in the journal Life.

To understand the origins of life, many scientists try to explain how amino acids, the raw materials from which proteins and all cellular life, were formed. The best-known proposal originated in the late 1800s as scientists speculated that life might have begun in a “warm little pond”: A soup of chemicals, energized by lightning, heat, and other energy sources, that could mix together in concentrated amounts to form organic molecules.

Early Earth Astrobiology Artist Concept

Artist’s concept of Early Earth. Credit: NASA

In 1953, Stanley Miller of the University of Chicago tried to recreate these primordial conditions in the lab. Miller filled a closed chamber with methane, ammonia, water, and molecular hydrogen – gases thought to be prevalent in Earth’s early atmosphere – and repeatedly ignited an electrical spark to simulate lightning. A week later, Miller and his graduate advisor Harold Urey analyzed the chamber’s contents and found that 20 different amino acids had formed.

“That was a big revelation,” said Vladimir Airapetian, a stellar astrophysicist at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and coauthor of the new paper. “From the basic components of early Earth’s atmosphere, you can synthesize these complex organic molecules.”

But the last 70 years have complicated this interpretation. Scientists now believe ammonia (NH3) and methane (CH4) were far less abundant; instead, Earth’s air was filled with carbon dioxide (CO2) and molecular nitrogen (N2), which require more energy to break down. These gases can still yield amino acids, but in greatly reduced quantities.

Seeking alternative energy sources, some scientists pointed to shockwaves from incoming meteors. Others cited solar ultraviolet radiation. Airapetian, using data from NASA’s Kepler mission, pointed to a new idea: energetic particles from our Sun.

Kepler observed far-off stars at different stages in their lifecycle, but its data provides hints about our Sun’s past. In 2016, Airapetian published a study suggesting that during Earth’s first 100 million years, the Sun was about 30% dimmer. But solar “superflares” – powerful eruptions we only see once every 100 years or so today – would have erupted once every 3-10 days. These superflares launch near-light speed particles that would regularly collide with our atmosphere, kickstarting chemical reactions.

La energía de nuestro joven Sol hace 4 mil millones de años ayudó a crear moléculas en la atmósfera de la Tierra que les permitieron calentarse lo suficiente como para albergar vida. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Jenna Duberstein

“Tan pronto como publiqué ese artículo, un equipo de la Universidad Nacional de Yokohama me contactó desde Japón”, dijo Airapetian.

El Dr. Kobayashi, profesor de química allí, pasó los últimos 30 años estudiando la química de los prebióticos. Estaba tratando de entender cómo los rayos cósmicos galácticos, partículas de fuera de nuestro sistema solar, podrían haber afectado la atmósfera de la Tierra primitiva. «La mayoría de los investigadores ignoran los rayos cósmicos galácticos porque requieren equipos especializados, como aceleradores de partículas», dijo Kobayashi. “Tuve la suerte de tener acceso a varios de ellos cerca de nuestras instalaciones”. Ligeras modificaciones a la configuración experimental de Kobayashi podrían probar las ideas de Airapetian.

Airapetian y Kobayashi y sus colaboradores crearon una mezcla de gases que corresponde a la atmósfera de la Tierra primitiva tal como la entendemos hoy. Recolectaron dióxido de carbono, nitrógeno molecular, agua y una cantidad variable de metano. (La proporción de metano en la atmósfera de la Tierra primitiva es incierta, pero se cree que es baja). Dispararon la mezcla de gas con protones (simulando partículas solares) o la encendieron con una descarga de chispa (simulando un rayo), repitiendo el experimento de Miller-Urey durante comparación.

Siempre que el contenido de metano fuera superior al 0,5 %, las mezclas liberadas por los protones (las partículas de energía solar) producían cantidades detectables de aminoácidos y ácidos carboxílicos. Pero las descargas de chispas (rayos) requieren una concentración de metano de alrededor del 15% antes de que se puedan formar los aminoácidos.

«Incluso cuando hay un 15% de metano, la tasa de producción de aminoácidos por un rayo es un millón de veces menor que la producción de protones», agregó Airapetian. Los protones también tienden a producir más ácidos carboxílicos (proveedores de aminoácidos) que los que se encienden por descarga de chispa.

Primer plano de la erupción solar

Primer plano de una erupción volcánica solar, que incluye una llamarada solar, una eyección de masa coronal y un evento de eyección de masa solar. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

En igualdad de condiciones, las partículas solares parecen ser una fuente de energía más eficiente que los rayos. Todo lo demás probablemente no era igual, sugirió Airapetian. Miller y Urey plantearon la hipótesis de que los rayos eran tan comunes en la época del «pequeño estanque cálido» como lo son hoy. Pero los relámpagos, que provienen de las nubes de tormenta formadas por el aire cálido ascendente, habrían sido aproximadamente un 30% más raros bajo la luz del sol tenue.

«Durante condiciones frías, nunca hay relámpagos, y la Tierra primitiva estaba bajo un sol muy tenue», dijo Airapetian. «Eso no significa que no pueda provenir de un rayo, pero los rayos parecen menos probables ahora y las partículas solares parecen más probables».

Estos experimentos sugieren que nuestro joven y enérgico Sol podría haber inducido precursores de vida más fácilmente, y quizás antes, de lo que se suponía anteriormente.

Referencia: “Formación de aminoácidos y ácidos carboxílicos en la reducción débil de atmósferas planetarias por partículas solares del sol joven” por Kensei Kobayashi Jun-ichi Ise, Ryuhei Aoki, Mei Kinoshita, Koki Naito, Takumi Udo, Bhagawati Konivore Takahashi, Hiromi Shibata, Hajime Mita, Hitoshi Fukuda, Yoshiyuki Oguri Kimitaka Kawamura, Yoko Kibukawa, and Vladimir S. Irpetian, 28 de abril de 2023 Disponible aquí. vida.
DOI: 10.3390/vida13051103

READ  La NASA lanza Capstone, un satélite cúbico de 55 libras a la Luna

DEJA UNA RESPUESTA

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

"Zombieaholic. Nerd general de Twitter. Analista. Gurú aficionado de la cultura pop. Fanático de la música".