Quando la Terra primitiva fu pronta per la chimica della vita

Le condizioni sulla Terra primitiva potrebbero essere diventate abbastanza stabili da sostenere la chimica associata alle origini della vita circa 4,33 miliardi di anni fa, secondo una nuova ricerca.

 

 

 

 

Le condizioni sulla Terra primitiva potrebbero essere diventate abbastanza stabili da sostenere la chimica associata alle origini della vita circa 4,33 miliardi di anni fa, secondo una nuova ricerca co-guidata dallo scienziato senior del Planetary Science Institute Oleg Abramov.

Lo studio, pubblicato su Nature Communications, utilizza un modello computerizzato tridimensionale per ricostruire come gli impatti di asteroidi, comete e planetesimi abbiano riscaldato la crosta terrestre tra 4,5 e 3,5 miliardi di anni fa.

I risultati suggeriscono che questi frequenti eventi di sterilizzazione globale sono continuati fino a circa 4,4 miliardi di anni fa.

Dopo quel momento, sono emersi ambienti più stabili in cui RNA e altre molecole importanti per la vita potevano sopravvivere.

“Abbiamo utilizzato un approccio diverso rispetto agli studi precedenti, basati su modellizzazione geochimica, analisi biomolecolari e modelli della chimica atmosferica primitiva,” ha detto Abramov.

“Abbiamo costruito un modello di bombardamento da impatto limitato da osservatori come il registro lunare di craterizzazione e elementi altamente siderofili nel mantello superiore. Abbiamo esaminato sia gli effetti dannosi degli impatti, come la degradazione indotta dalla temperatura delle biomolecole chiave, sia gli effetti favorevoli alla vita, come la generazione di sistemi idrotermali. Questi criteri indicano che la Terra diventerà adatta a una fase iniziale della vita tra 4,4 e 4,3 miliardi di anni fa, con condizioni ottimali a circa 4,33 miliardi di anni fa.”

Il team di ricerca era particolarmente interessato al ‘Mondo dell’RNA’, una fase precoce proposta nella storia della vita prima che il DNA assumesse il suo ruolo moderno.

L’RNA contiene informazioni genetiche e può svolgere parte del lavoro chimico necessario per la replicazione, rendendolo un candidato principale per un sistema biologico precoce.

Perché un Mondo a RNA si sviluppi, però, le molecole avrebbero bisogno di tempo per formarsi, rimanere stabili e interagire.

La Terra primitiva non forniva quella stabilità. Il pianeta veniva continuamente colpito da asteroidi, comete e planetesimi residui i cui impatti creavano un ambiente inospitale

. Il nuovo modello descritto nell’articolo segue quanto accaduto man mano che quel bombardamento si attenuava gradualmente.

Abramov e i suoi colleghi hanno simulato come gli impatti abbiano riscaldato la crosta terrestre primitiva per un miliardo di anni, poi hanno confrontato quelle temperature con i limiti ai quali l’RNA e altre molecole importanti per la vita possono rimanere stabili.

Hanno esaminato anche diverse stime della quantità di materiale che colpì la Terra in questo periodo.

Le loro simulazioni mostrano uno spostamento iniziato circa 4,4 miliardi di anni fa.

Prima di allora, un’area che si era raffreddata abbastanza per la chimica prebiotica poteva ancora essere riscaldata da un impatto successivo.

Dopo circa 4,4 miliardi di anni fa, il modello inizia a mostrare porzioni della crosta superficiale che, una volta raffreddate, non sono mai più state riscaldate oltre la soglia di temperatura utilizzata nello studio.

Gli autori definiscono queste aree “regioni mai sterilizzate”. Si espandono con il cesso del bombardamento e, entro 4,25 miliardi di anni fa, costituiscono più della metà del volume crostale modellato.

“La chimica prebiotica ha bisogno di temperature costantemente stabili, non solo di un breve intervallo di raffreddamento tra un impatto e l’altro,” ha detto Abramov.

“Prima di circa 4,4 miliardi di anni fa, una regione che si era raffreddata abbastanza per la chimica prebiotica poteva ancora essere riscaldata di nuovo da un impatto successivo, quindi l’orologio continuava a resettarsi. Una volta che compaiono volumi mai sterilizzati, parti della crosta superficiale rimangono sotto la soglia di temperatura da quel momento in poi.” 

Tuttavia, gli impatti non erano necessariamente solo un ostacolo allo sviluppo di un Mondo a RNA. Un impatto lascia calore.

L’acqua che si muove attraverso rocce calde e rotte può creare un sistema idrotermale, un ambiente con acqua, calore e fonti di energia chimica.

Ambienti come questi sono stati a lungo considerati possibili contesti per le reazioni chimiche che hanno preceduto la vita.

Questo crea una interessante sovrapposizione nella storia antica della Terra e che potrebbe essere stata ideale per lo sviluppo della vita.

Circa 4,4 miliardi di anni fa, gli impatti erano diventati meno probabili di sterilizzare il pianeta a livello globale, ma continuavano a produrre ambienti idrotermali.

Circa 4,3 miliardi di anni fa, le simulazioni mostrarono che gruppi interconnessi di sistemi idrotermali generati dall’impatto diventavano particolarmente abbondanti.

Il team identifica circa 4,33 miliardi di anni fa come un punto particolarmente favorevole in quella transizione: abbastanza tardi perché gli ambienti stabili possano resistere, ma abbastanza presto perché l’attività idrotermale guidata dall’impatto rimanga diffusa.

“Una linea temporale hadeana per l’emergere del Mondo dell’RNA” è stata scritta da Oleg Abramov, Anna Medvegy, Barbara Kremer e Stephen J. Mojzsis e pubblicata su Nature Communications. Abramov è uno Scienziato Senior del PSI, ma ha completato questo lavoro mentre si trovava al Bavarian Geoinstitute (BGI).