Un ruolo del ferro meteoritico nell’emergere della vita sulla Terra

25 maggio 2023

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dalla Società Max Planck

I ricercatori dell’Istituto Max Planck di Astronomia e dell’Università Ludwig Maximilians di Monaco hanno proposto un nuovo scenario per la comparsa dei primi elementi costitutivi della vita sulla Terra, circa 4 miliardi di anni fa.

Attraverso esperimenti, hanno dimostrato come le particelle di ferro provenienti da meteore e ceneri vulcaniche avrebbero potuto servire da catalizzatori per convertire un'atmosfera primordiale ricca di anidride carbonica in idrocarburi, ma anche acetaldeide e formaldeide, che a loro volta possono servire da elementi costitutivi per acidi grassi, basi azotate , zuccheri e aminoacidi. Il loro articolo, "Sintesi di sostanze organiche prebiotiche dalla CO2 mediante catalisi con particelle meteoritiche e vulcaniche", è stato pubblicato sulla rivista Scientific Reports.

Per quanto ne sappiamo attualmente, la vita sulla Terra è emersa appena 400-700 milioni di anni dopo la formazione della Terra stessa. Si tratta di uno sviluppo abbastanza rapido. Per fare un confronto, si consideri che in seguito ci sono voluti circa 2 miliardi di anni perché si formassero le prime cellule vere e proprie (eucariotiche). Il primo passo verso l’emergere della vita è la formazione di molecole organiche che possono fungere da elementi costitutivi per gli organismi. Considerando la rapidità con cui è nata la vita stessa, sarebbe plausibile che anche questo primo passo relativamente semplice sia stato completato rapidamente.

La ricerca qui descritta presenta un nuovo modo in cui tali composti organici si formano su scala planetaria nelle condizioni prevalenti sulla Terra primordiale. Il ruolo chiave di supporto spetta alle particelle di ferro prodotte dai meteoriti, che agiscono da catalizzatore. I catalizzatori sono sostanze la cui presenza accelera specifiche reazioni chimiche, ma che non si consumano in tali reazioni. In questo senso, sono simili agli strumenti utilizzati nella produzione: gli strumenti sono necessari per produrre, ad esempio, un’auto, ma dopo che un’auto è stata costruita, gli strumenti possono essere utilizzati per costruire quella successiva.

L'ispirazione principale per la ricerca è venuta, tra tutte le cose, dalla chimica industriale. Nello specifico, Oliver Trapp, professore alla Ludwig Maximilians University di Monaco e Max Planck Fellow presso il Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), si è chiesto se il cosiddetto processo Fischer-Tropsch per convertire monossido di carbonio e idrogeno in idrocarburi in presenza di catalizzatori metallici potrebbe non aver avuto un analogo su una Terra primordiale con un’atmosfera ricca di anidride carbonica.

"Quando ho osservato la composizione chimica del meteorite ferroso di Campo del Cielo, costituito da ferro, nichel, un po' di cobalto e piccole quantità di iridio, ho subito capito che si tratta di un perfetto catalizzatore Fischer-Tropsch", spiega Trapp. Il passo logico successivo è stato quello di organizzare un esperimento per testare la versione cosmica di Fischer-Tropsch.

Dmitry Semenov, membro dello staff dell'Istituto Max Planck per l'astronomia, afferma: "Quando Oliver mi ha parlato della sua idea di indagare sperimentalmente le proprietà catalitiche delle particelle di meteorite di ferro per sintetizzare gli elementi costitutivi della vita, il mio primo pensiero è stato che dovremmo studiare anche "Le proprietà catalitiche delle particelle di cenere vulcanica. Dopo tutto, la Terra primordiale avrebbe dovuto essere geologicamente attiva. Dovrebbero esserci state molte particelle fini di cenere nell'atmosfera e sulle prime masse terrestri della Terra."

Per i loro esperimenti, Trapp e Semenov hanno collaborato con il Ph.D. di Trapp. la studentessa Sophia Peters, che avrebbe condotto gli esperimenti come parte del suo dottorato di ricerca. lavoro. Per l’accesso a meteoriti e minerali, nonché per la competenza nell’analisi di tali materiali, si sono rivolti al mineralogista Rupert Hochleitner, un esperto di meteoriti presso la Mineralogische Staatssammlung di Monaco.