Materia pre-biotica nelle meteoriti

Formazione del disco proto-planetario. Cortesia Giuseppe Galletta.


di Giuseppe Galletta, Dipartimento di Astronomia-Università degli Studi di Padova

La storia delle meteoriti che arrivano sulla Terra inizia circa 5 miliardi di anni fa, quando una nube fatta di molecole e di microscopici grani di polvere inizia a schiacciarsi su se stessa a causa del proprio “peso”. Le particelle di cui è fatta si muovono molto lentamente e la densità è così bassa che esse possono percorrere grandi distanze nello spazio vuoto senza collidere tra loro. A causa di ciò la pressione termica all’interno della nube è bassissima e la sua forza di gravità predomina, facendola contrarre. Questa contrazione aumenta la pressione – e di conseguenza la temperatura – al centro della nube, e in circa 50 milioni di anni genererà il Sole. Il materiale intorno inizierà a ruotare intorno al Sole nascente depositandosi sul piano di un disco, detto disco protoplanetario, da cui nasceranno i pianeti. Ed è in questo disco che si condensa il materiale di molti tipi di meteoriti. Esiste perciò un legame di genesi tra il gas interstellare e il materiale che si trova all’interno delle meteoriti; studiando queste ultime, possiamo avere delle informazioni preziose sull’origine del disco protoplanetario e sulla composizione del materiale interstellare. Ma esse possono darci anche delle risposte sulla possibilità che una forma di vita possa svilupparsi in un luogo diverso dal nostro pianeta. Vediamo perché.

Le osservazioni dei radiotelescopi ci hanno mostrato che nelle nubi interstellari esistono più di un centinaio di specie molecolari. Le singole molecole ruotano e vibrano anche miliardi di volte al secondo, producendo radiazione a miliardi di Hertz, osservate nel campo delle microoonde. Tra esse si è riusciti da identificarne alcune particolarmente interessanti: la formammide, gli idrocarburi policiclici aromatici, la glicoladeide (uno zucchero), persino tracce di una molecola che potrebbe essere la glicina, un amminoacido. Queste sostanze non hanno probabilmente nessun significato per la maggior parte dei lettori. Tuttavia esse sono particolarmente importanti per gli esseri viventi. Il funzionamento delle nostre cellule dipende dalle proteine, costituite da catene di amminoacidi. Trovare amminoacidi nello spazio dove non ci sono ancora né stelle né pianeti indica che i pezzi necessari alla vita si possono formare in abbondanza ed essere diffusi in tutta la Galassia. Prima di queste osservazioni si conosceva un meccanismo, scoperto da Miller nel 1952, che riusciva a formare amminoacidi in forma stabile partendo da sostanze semplici come idrogeno, ammoniaca, metano e acqua bollente. L’esperimento cercava di  riprodurre l’origine della vita sulla Terra ed era riuscito a produrre sia amminoacidi utilizzati dalle forme viventi sulla Terra che altri non “biologici”, oltre a sostanze utilizzate nel metabolismo come gli acidi lattico (per esempio, prodotto nel metabolismo muscolare), succinico (che entra nel processo della respirazione cellulare)  e l’urea (prodotta dal metabolismo animale).

Abbondanza degli elementi nella nostra Galassia. Cortesia: Giuseppe Galletta.

Anche la scoperta di formammide (formula HCONH2) nello spazio ha una particolare importanza. Essendo una molecola molto reattiva chimicamente, si è dimostrata una vera pietra filosofale nel generare basi azotate. La formammide riscaldata a 110-160 °C in presenza di ossidi metallici e su strati di minerali che simulano la polvere interstellare ha prodotto nei laboratori le basi azotate Citosina, Uracile, Timina e Adenina. Allo stesso modo è stata prodotta Ipoxantina, una molecola con proprietà molto simili a quelle dell’Adenina. Adenina, Uracile, Citosina e Guanina, legate a tre molecole di fosfato e a uno zucchero (il ribosio) formano la lunga catena dell’RNA. Una simile combinazione di quattro basi, Adenina, Timina, Citosina e Guanina, con i fosfati e un altro zucchero (il deossiribosio) costruisce la doppia elica del DNA dei viventi. Queste molecole si trovano identiche in tutte le specie terrestri, dal virus all’elefante. Un filamento di RNA come quello dei virus più semplici potrebbe essere stato il primo essere vivente sulla Terra da cui discendono tutti gli esseri viventi attuali. Perciò capire come esse si possano formare da un processo fisico-chimico semplice è molto importante per comprendere i meccanismi sull’origine della vita.

Cortesia: Giuseppe Galletta.

Non possiamo però stabilire direttamente se basi azotate e amminoacidi siano presenti nelle nubi interstellari, poiché esse non possono essere rivelate dai radiotelescopi a causa della loro struttura complessa che non permette loro di vibrare o ruotare molto velocemente senza distruggersi.. Si può ragionevolmente supporre che, se esse sono state presenti nelle nubi che hanno formato il disco protoplanetario del Sistema Solare, siano rimaste in parte incorporate nei granelli di grafite e silice che hanno formato asteroidi, pianeti e comete. Non tutte queste sostanze potevano però restare intatte nel lungo processo di formazione dei pianeti. Vicino al Sole la temperatura era così alta da distruggere una gran quantità di sostanze e  far evaporare tutti i ghiacci, mentre lontano dal Sole i minerali che si sono formati erano in grado di incorporare tantissime molecole.

Continua…

Giuseppe Galletta

Professore di Astrobiologia, Università di Padova

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