Un fragmento del meteorito Murchison, uno de los tres meteoritos ricos en carbono que se muestrearon en este estudio. Crédito: Daniel P. Glavin
Científicos de Japón y EE. UU. Han confirmado la presencia en meteoritos de una molécula orgánica clave que puede haber sido utilizada para construir otras moléculas orgánicas, incluidas algunas utilizadas por la vida. El descubrimiento valida las teorías de la formación de compuestos orgánicos en entornos extraterrestres.
La química de la vida se basa en compuestos orgánicos, moléculas que contienen carbono e hidrógeno, que también pueden incluir oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Aunque comúnmente se asocian con la vida, las moléculas orgánicas también pueden ser creadas por procesos no biológicos y no son necesariamente indicadores de vida. Un misterio perdurable con respecto al origen de la vida es cómo la biología pudo haber surgido de procesos químicos no biológicos, llamados química prebiótica. Las moléculas orgánicas de los meteoritos son una de las fuentes de compuestos orgánicos que conducen a la formación de vida en la Tierra.
Profesor asociado Yasuhiro Oba de Universidad de Hokkaido dirigió un equipo de investigadores que descubrió la presencia de una molécula orgánica prebiótica llamada hexametilentetramina (HMT) en tres meteoritos diferentes ricos en carbono. Su descubrimiento, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza, valida modelos y teorías que proponen al HMT como molécula clave en la formación de compuestos orgánicos en ambientes interestelares.
La estructura química simétrica de la hexametilentetramina (HMT, izquierda) y su potencial electrostático (derecha). Crédito: Yasuhiro Oba, et al. Nature Communications. 7 de diciembre de 2020
Al confirmar la presencia de HMT en meteoritos por primera vez, este trabajo apoya la hipótesis de que el compuesto estaba presente en asteroides, los cuerpos parentales de muchos meteoritos. Al principio de la historia del sistema solar, muchos asteroides podrían haber sido calentados por colisiones o la desintegración de elementos radiactivos. Si algunos asteroides estuvieran lo suficientemente calientes y tuvieran agua líquida, el HMT podría haberse descompuesto para proporcionar bloques de construcción que a su vez reaccionaron para producir otras moléculas biológicas importantes que se han encontrado en meteoritos, incluyendo aminoácidos. La vida utiliza algunos tipos de aminoácidos para producir proteínas, que se utilizan para construir estructuras como el cabello y las uñas, o para acelerar y regular reacciones químicas.
Si bien la diversidad de compuestos orgánicos en los meteoritos está bien documentada, quedan muchas preguntas sobre los procesos mediante los cuales se formaron estos compuestos. Los meteoritos más importantes en esta área de investigación son las condritas carbonáceas, meteoritos pedregosos que contienen altos porcentajes de agua y compuestos orgánicos. Los modelos experimentales han demostrado que una combinación de agua, amoníaco y metanol, cuando se somete a condiciones fotoquímicas y térmicas comunes en ambientes extraterrestres, da lugar a una serie de compuestos orgánicos, el más común de los cuales es el HMT. El hielo interestelar es rico en metanol. Hipotéticamente, HMT debería ser común en materiales extraterrestres que contienen agua, pero, hasta este estudio, no se había detectado.
Daniel P. Glavin, coautor del estudio, procesa el fragmento del asteroide Murchison para extraer HMT. Crédito: Daniel P. Glavin
El HMT es susceptible de degradarse cuando se expone a procesos comúnmente utilizados en el análisis de compuestos orgánicos en meteoritos. Los científicos desarrollaron un método que extraía específicamente HMT de meteoritos con una degradación mínima. Este método les permitió aislar cantidades significativas de HMT y derivados de HMT de los meteoritos Murchison, Murray y Tagish Lake.
Los científicos también examinaron el papel que pueden haber desempeñado los derivados de HMT en la formación de aminoácidos en meteoritos. Si bien no pudieron sacar conclusiones definitivas en este estudio, el descubrimiento de HMT y sus derivados en estos meteoritos conducirá a futuros experimentos para comprender el origen y los procesos de formación química de los aminoácidos y otros compuestos prebióticos en ambientes extraterrestres.
Yasuhiro Oba es parte del Grupo de Química Astrofísica / Hielo y Ciencias Planetarias del Instituto de Ciencias de Baja Temperatura, donde estudia la evolución química de compuestos a escalas desde nubes moleculares hasta sistemas planetarios.
Referencia: «Hexametilentetramina extraterrestre en meteoritos: un precursor de la química prebiótica en el sistema solar interior» por Yasuhiro Oba, Yoshinori Takano, Hiroshi Naraoka, Yoshihiro Furukawa, Daniel P. Glavin, Jason P. Dworkin y Shogo Tachibana, 7 de diciembre de 2020, Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20038-x
Financiamiento: Este trabajo fue apoyado por la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS) KAKENHI (JP15H05749, JP16H04083, JP17H04862, JP20H00202), la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) Instituto de Astrobiología a través del Centro Goddard de Astrobiología (13-13NAI7-0032), Programa de Financiamiento para Científicos Internos de la División de Ciencias Planetarias de la NASA a través del paquete de trabajo de Investigación de Laboratorio Fundamental (FLaRe) en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y la Fundación Simons (premio SCOL 302497 ).