Quando le gocce d’acqua si muovono — come ad esempio negli spruzzi di mare mossi dal vento — tendono a sviluppare cariche elettriche diverse. I mattoni della vita sulla Terra potrebbero essere stati alimentati da piccole scintille che saltano tra le gocce d’acqua. Quattro miliardi di anni fa, la Terra era un mondo senza vita, ma dinamico. Onde che si infrangono, ruscelli impetuosi e cascate ruggenti sollevavano spruzzi d’acqua in un’atmosfera ricca di anidride carbonica, azoto, metano e ammoniaca. Recenti esperimenti suggeriscono che quegli spruzzi d’acqua potrebbero aver contribuito ad avviare reazioni chimiche che hanno prodotto i mattoni della vita. Secondo il chimico Richard Zare e i suoi colleghi della Stanford University, piccole cariche elettriche accumulate nelle gocce d’acqua e scariche di elettricità potrebbero essere state sufficienti a innescare quelle reazioni. È una nuova interpretazione di una vecchia e accesa teoria sulle origini della vita sulla Terra.
Avviare la chimica della vita
I ricercatori stanno ancora cercando di capire esattamente come la vita abbia fatto il salto dalla chimica alla biologia (e, peraltro, dove tracciare la linea tra le due) tra 4 e 3,5 miliardi di anni fa. Un pezzo chiave di quel puzzle è capire da dove provenissero le complesse sostanze chimiche che compongono le cellule viventi. Questo include cose come i lipidi nelle membrane cellulari, i nucleotidi che codificano i nostri geni, gli amminoacidi che costruiscono la maggior parte delle parti funzionali delle nostre cellule e altre molecole costruite attorno a legami tra atomi di carbonio e azoto. La maggior parte delle informazioni disponibili suggerisce che la Terra primordiale non avesse una grande quantità di queste molecole complesse, se non nessuna, ma aveva gli ingredienti grezzi per esse: varie combinazioni di carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno e fosforo che aspettavano solo di essere combinate nei modi giusti. Ma costruire nuove molecole richiede energia. Zare e i suoi colleghi affermano che l’energia necessaria potrebbe essere venuta da “microlampi”, incredibilmente piccoli bagliori di elettricità che passano tra le gocce negli spruzzi d’acqua in movimento sulla Terra primordiale.
In recenti esperimenti, il team di chimici ha notato che quando le gocce d’acqua si muovono — come negli spruzzi di mare mossi dal vento, ad esempio — tendono a sviluppare cariche elettriche diverse. È simile al processo che crea i fulmini nelle nuvole, ma su scala miniaturizzata. Le cariche elettriche si accumulano e, alla fine, gli elettroni saltano dalle gocce caricate negativamente a quelle caricate positivamente in una piccola scarica di fulmine. “Di solito pensiamo all’acqua come qualcosa di così benigno, ma quando è divisa in piccole gocce, l’acqua è altamente reattiva,” ha detto Zare in una dichiarazione. Il suo laboratorio studia le reazioni chimiche dentro e tra piccole gocce d’acqua. Questo microlampo, come lo chiamano Zare e i suoi colleghi, è troppo piccolo e troppo veloce per essere visto a occhio nudo, ma sono riusciti a registrarlo con una telecamera ad alta velocità.
Microlampi in una bottiglia
Zare e i suoi colleghi hanno spruzzato vapore acqueo in una camera riempita con una miscela di gas pensata per imitare l’atmosfera della Terra primordiale, circa 2 miliardi di anni fa: una miscela nociva di ammoniaca, metano, idrogeno e azoto. Piccoli lampi di microlampi nel vapore acqueo hanno avviato una serie di reazioni chimiche che hanno prodotto alcune molecole molto complesse: l’amminoacido glicina, la base nucleotidica uracile e altre. I risultati di questo recente esperimento sono sorprendentemente simili a un esperimento del 1952 dei chimici dell’Università di Chicago Stanley Miller e Harold Urey, che hanno colpito una bottiglia di vapore acqueo, metano, ammoniaca e gas idrogeno con una scintilla elettrica ottenendo amminoacidi. Miller e Urey proposero che la vita avesse avuto il suo avvio dai fulmini che colpivano l’oceano primordiale della Terra circa 4 miliardi di anni fa. Ma la loro ipotesi è stata oggetto di critiche, principalmente perché i fulmini non si verificano abbastanza spesso da innescare sufficienti reazioni chimiche su qualcosa di grande e diffuso come l’oceano. Se l’avvio fosse venuto dai microlampi negli spruzzi d’acqua, piuttosto che dai fulmini a grandezza naturale sull’acqua, Zare e i suoi colleghi affermano che ciò potrebbe risolvere il problema e dare vita a una nuova versione della vecchia ipotesi. “Sulla Terra primordiale, c’erano spruzzi d’acqua ovunque — nelle fessure o contro le rocce, e possono accumularsi e creare questa reazione chimica,” ha detto Zare in un recente comunicato stampa. “Penso che questo superi molti dei problemi che le persone hanno con l’ipotesi di Miller-Urey.” Zare e i suoi colleghi hanno pubblicato il loro lavoro sulla rivista Science Advances.