Nuevo hallazgo en meteoritos condríticos sube la apuesta a favor de la vida extraterrestre
Los meteoritos condríticos, rocas que se formaron mucho antes de que existiera la Tierra, podrían tener un papel fundamental en el origen de la vida en el universo, y apuntan su ubicuidad, incluso en otros cuerpos planetarios de nuestro Sistema Solar.
La excepcionalidad de estos viajeros espaciales
inalterados, que impactaron la Tierra, les convierte en objeto de minucioso
estudio en múltiples laboratorios del mundo, entre ellos, la Sala Blanca de
Meteorítica y Muestras Retornadas del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE -
CSIC). Nuestros estudios en el ICE-CSIC, junto a los experimentos realizados en
sendos trabajos en colaboración con la Universidad Politécnica de Catalunya
(UPC) y la Universidad de Tuscia en Italia, han demostrado que las condritas sintetizan
compuestos orgánicos complejos. Recientemente, con el fin de investigar la
especificidad de los minerales contenidos en esos meteoritos, comprobamos que
sintetizan hidrocarburos y alcoholes y que las reacciones producen gran
cantidad de dióxido de carbono.
Estos nuevos hallazgos suben la apuesta a favor de
la posibilidad de que la llegada de estos materiales catalíticos a planetas en
formación facilite el surgimiento de la vida extraterrestre en otros mundos.
Esta vez son hidrocarburos, metanol y dióxido de
carbono
Nuestros últimos experimentos, realizados por la
joven astrofísica Victoria Cabedo, indican que esos meteoritos, conocidos como
condritas, poseen fases minerales reactivas capaces de producir la síntesis de
hidrocarburos (metano, etano y etileno), así como alcoholes (metanol y etanol)
y también otros oxigenados compuestos, como formaldehído y acetona incluso en
condiciones de reacción sin oxígeno.
Las reacciones también producen una gran cantidad de
dióxido de carbono. Hemos podido demostrar que la producción de esos compuestos
surge de reacciones que ocurren en las superficies de los meteoritos y no como
un proceso de desorción de los contenidos orgánicos ya presentes en esos
materiales primigenios.
La actividad se asocia principalmente con las fases
metálicas, ya que muestran mayor productividad que otras fases minerales que
forman los meteoritos.
Tales experimentos fueron precedidos de otros que
revelaron que las condritas carbonáceas poseen propiedades catalizadoras
sorprendentes y desconocidas en cualquier otra roca: son capaces de sintetizar,
en disolución acuosa y en presencia de compuestos de nitrógeno –nosotros usamos
formamida–, compuestos orgánicos claves en la química prebiótica. Esto
significa que, en las condiciones adecuadas de agua líquida, calor y una
atmósfera rica en nitrógeno, la llegada masiva de esos materiales a un planeta
consolidado podrían proporcionar los ingredientes necesarios para “cocinar”
vida tal y como la conocemos, y no solo en la Tierra.
Las condritas carbonáceas son un apilado de los
materiales que formaban el disco protoplanetario: un conjunto en forma toroidal
de materiales sólidos que reunía el material alrededor del Sol a partir del
cual se formaron los primeros objetos sólidos del Sistema Solar, entre ellos,
la Tierra.
Y lo excepcional es que estos meteoritos suelen
contener un pequeño porcentaje en masa de carbono (entre un 1% y un 4%). El
carbono es la base de la vida porque se encuentra presente en las estructuras
biológicas de todos los seres vivos.
Su contenido orgánico fascinó en su día a químicos
de la talla del sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) que estudió la condrita
Alais, un meteorito que impactó la zona de Languedoc-Rosellón, en Francia, o el
alemán Friedrich Wöhler (1800-1882) que estudió el meteorito Kaba.
La presencia de materia orgánica en las condritas
inicialmente fue muy controvertida: muchos pensaron que era el resultado de la
contaminación terrestre. La demostración de su origen extraterrestre llegó como
consecuencia de la carrera espacial. En el año 1969 la NASA creó salas blancas
para estudiar rocas lunares y esto permitió estudiar condritas recién caídas,
dos de los meteoritos más famosos, el meteorito Allende, que cayó en la ciudad
de México que le da su nombre, y el meteorito Murchison, que cayó en Australia.
Tales caídas fueron estudiadas por uno de mis
mentores y, posiblemente, uno de los bioquímicos españoles más ilustres: Joan
Oró (1923-2004). Su estudio de la condrita carbonácea Murchison, recuperada de
una caída ocurrida en Australia en 1969, incentivó su fascinación por los
compuestos orgánicos contenidos en estos meteoritos y demostró su interés
astrobiológico.
Hoy en día sabemos que buena parte de los compuestos
orgánicos complejos, entre ellos los solubles, surgen de la interacción entre
los minerales primigenios incorporados en esos meteoritos con el agua caliente
que los empapó en los primeros diez millones de años tras la consolidación de
esos asteroides hidratados.
En nuestros estudios hemos ido un paso más allá.
Hemos demostrado las propiedades catalíticas de ciertos minerales contenidos en
las condritas carbonáceas. Y esa síntesis de compuestos orgánicos ocurriría por
un tipo de reacciones conocidas como Fischer–Tropsch.
Los experimentos previos que realizamos en estrecha
colaboración con el equipo italiano de Raffaele Saladino revelaron que los
minerales que forman esos meteoritos sintetizan, en disolución acuosa y en
presencia de formamida, compuestos orgánicos claves en la química prebiótica,
moléculas orgánicas que pudieron estar presentes en la Tierra primitiva y dar
origen a las primeras formas de vida.
Estas propiedades catalizadoras no se conocen en
otras rocas de la Tierra u otros cuerpos planetarios del Sistema Solar, lo que
significa que la llegada de tales meteoritos a la Tierra pudo tener un papel
fundamental en el incremento de la complejidad orgánica en pro del origen de la
vida.
Esquema sintético de los compuestos orgánicos
catalizados por condritas carbonáceas en presencia de agua y formamida (véase
el texto para más detalles). Se muestra en el centro GRO 95551 en una foto de
NASA (Adaptado de Rotelli et al., 2016)
Aunque el origen de la vida sigue siendo un
misterio, hoy sabemos que los minerales que forman las condritas carbonáceas
son capaces de sintetizar ácidos carboxílicos de complejidad creciente,
aminoácidos y todas las bases nitrogenadas que conforman el ácido ribonucleico
(ARN), precursor del primer organismo vivo: citosina (el bioisostero isocitocina),
guanina, adenina y uracilo.
Nuestro trabajo también apunta a la importancia del
ciclo de Krebs cuyo papel prebiótico ha sido promulgado para explicar la
fijación de óxidos de carbono en la atmósfera primitiva de la Tierra.
Por si fuera poco, entre los productos orgánicos
catalizados destaca la aparición de glicina, N-formilglicina y alanina. La
evidencia sugiere que surgen en una síntesis a partir de la formamida del tipo
Strecker. Por otro lado, a partir de la formilglicina, mediante un proceso
denominado formilación, se generarían la urea y la guanidina observadas.
Ese estudio culminó más de una década de
investigación sobre el papel del agua que empapó los cuerpos progenitores de
las condritas carbonáceas, estudio que comencé en el Centro de Astrobiología y
el Instituto de Geofísica y Física Planetaria (IGPP) de la Universidad de
California (UCLA).
Nuestro planeta se formó a altas temperaturas y sus
materiales rocosos guardan mayor similitud con las condritas de enstatita y las
condritas ordinarias que carecen de agua, debido al calentamiento que les
confirió el mayor tamaño de sus asteroides progenitores.
Sin embargo, las condritas carbonáceas suelen
representar estadios más primigenios, menos afectados por la alteración térmica
ocurrida durante su transformación, algo que afecta más a asteroides de cientos
de kilómetros de diámetro.
Esta es la razón por la que sus minerales son más
reactivos en presencia de agua dado que sus componentes (silicatos, granos
metálicos y sulfuros) preservan las condiciones primordiales en las que
condensaron alrededor del Sol. Las condritas, al preservar las condiciones
primigenias en su interior, nos traen un valioso mensaje en una botella de
procesos que pudieron ser claves en los primeros instantes tras la formación de
los planetas rocosos.
En el caso de la Tierra, el calor interno produjo la
desgasificación del interior planetario para formar una atmósfera con agua y
nitrógeno, componentes claves para producir entornos hidrotermales que, en
presencia de ese flujo meteorítico, un caldo orgánico prebiótico en el que pudo
surgir la vida.
Pero nuestros trabajos también apuntan a que otros
cuerpos planetarios también pudieron albergar ese caldo orgánico primigenio,
como Marte, Europa (luna de Júpiter) o Encelado (luna de Saturno). En el caso
de Marte, los depósitos orgánicos alrededor del cráter Gale apuntan que ese
tipo de entornos hidrotermales pudieron existir durante el Noeico (hace entre
4.100 y 3.700 Ma) y todavía hoy podrían albergar evidencia “fosil” de aquella
era.
Así, quizás estemos ante el descubrimiento de los
procesos químicos claves en el origen de la complejidad de la materia orgánica
en el universo, procesos que han podido producirse o pueden estar produciéndose
en otros lugares del cosmos que aún esperan a ser descubiertos.
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