Le scintille tra le gocce d’acqua potrebbero aver dato inizio alla vita come la conosciamo
Le prime molecole necessarie per la vita sulla Terra potrebbero essere state create quando piccoli bagliori di “microlampi” tra le gocce d’acqua hanno innescato le reazioni chimiche necessarie.
“Questo è un nuovo modo di pensare a come si sono formati i mattoni della vita,” dice Richard Zare dell’Università di Stanford in California.
C’è stato un persistente vuoto nella nostra conoscenza sull’origine della vita, in particolare su come i gas semplici abbiano reagito per creare molecole organiche con carbonio e azoto legati insieme, come proteine ed enzimi, su cui la vita come la conosciamo si basa.
“Se guardi ai gas che si pensava fossero presenti sulla Terra primordiale, non contengono legami carbonio-azoto,” dice Zare. “Sono gas come metano, acqua, ammoniaca e azoto.”
Esperimenti di Stanley Miller e Harold Urey nel 1952 hanno rivelato che l’elettricità poteva trasformare acqua e tali gas nelle necessarie molecole organiche, ma la loro ipotesi era che l’energia elettrica provenisse dai fulmini.
Tuttavia, la bassa probabilità che un fulmine colpisca un’alta concentrazione di gas nelle vaste distese diluite degli oceani o dell’atmosfera ha fatto sì che molte persone non fossero mai state convinte che fosse dietro l’emergere della vita sulla Terra circa 4 miliardi di anni fa.
Ora, Zare e i suoi colleghi hanno spruzzato gocce d’acqua in un mix di metano, anidride carbonica, ammoniaca e gas azoto, dimostrando che può risultare nella formazione di molecole organiche con legami carbonio-azoto, senza bisogno di una fonte esterna di elettricità.
Funziona perché le gocce nello spruzzo d’acqua producono piccole cariche elettriche, dice Zare. “Le gocce più piccole sono caricate negativamente, quelle più grandi sono caricate positivamente,” dice. Questo è dovuto a qualcosa chiamato effetto Lenard, in cui le gocce d’acqua, come quelle in una cascata, collidono e si rompono, generando una carica elettrica.
Ciò che il team ha scoperto usando telecamere ad alta velocità, però, è che quando gocce caricate in modo opposto si avvicinano abbastanza, piccoli lampi di elettricità saltano tra di loro, che Zare chiama microlampi.
È molto simile al modo in cui si genera l’elettricità statica, o si accumula e si scarica un fulmine nelle nuvole. “Quando le gocce d’acqua si avvicinano a nanometri l’una dall’altra, si crea un campo elettrico e questo campo elettrico causa la rottura,” dice.
I lampi di microlampi trasportavano abbastanza energia – circa 12 elettronvolt – per far perdere un elettrone alle molecole di gas e farle reagire tra loro, generando molecole organiche con legami carbonio-azoto, inclusi cianuro di idrogeno, l’amminoacido glicina e uracile, uno dei componenti dell’RNA.
“È sorprendente per me che i microlampi possano iniziare la chimica partendo dall’azoto. Tuttavia, le osservazioni riportate sono convincenti,” dice Veronica Vaida dell’Università del Colorado Boulder. “Porta un nuovo e ancora non riportato ruolo per l’acqua nell’origine della vita.”
Il lavoro implica che piccole scintille create da onde che si infrangono o cascate sarebbero state sufficienti a fornire i chimici necessari per l’inizio della vita su questo pianeta, dice Zare.
Gli spruzzi d’acqua sono onnipresenti e spesso atterrano su rocce, il che permetterebbe ai chimici organici di accumularsi nelle loro fessure, dice. L’area si asciugherebbe poi e si inumidirebbe di nuovo. Tali cicli di bagnato-asciutto sono noti per far combinare molecole più corte, o polimerizzare, in molecole più lunghe.
“Lo studio suggerisce che i microlampi sarebbero stati abbondanti negli ambienti ricchi d’acqua della Terra primordiale, e potrebbero aver guidato la chimica prebiotica, specialmente dove altre fonti di energia, come fulmini o radiazioni UV, erano scarse,” dice Kumar Vanka del National Chemical Laboratory di Pune, India.
Vaida pensa che il lavoro abbia anche implicazioni per la ricerca di vita extraterrestre, che è spesso guidata dalla ricerca della presenza di acqua su altri pianeti o lune. Potremmo dover cercare luoghi che permettano alle piccole gocce d’acqua di collidere, dice.