Potenti tempeste solari potrebbero aver avviato la vita sulla Terra

I primi elementi costitutivi della vita sulla Terra potrebbero essersi formati grazie alle eruzioni del nostro Sole, secondo un nuovo studio:

Concetto artistico della Terra primordiale. Crediti: NASA

Una serie di esperimenti chimici mostra come le particelle solari, scontrandosi con i gas nell’atmosfera primordiale della Terra, possano formare amminoacidi e acidi carbossilici, i mattoni fondamentali delle proteine ​​e della vita organica. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Life. Per comprendere le origini della vita, molti scienziati cercano di spiegare come si sono formati gli amminoacidi, le materie prime da cui si sono formate le proteine ​​e tutta la vita cellulare. La proposta più nota è nata alla fine del 1800, quando gli scienziati hanno ipotizzato che la vita potrebbe essere iniziata in un “piccolo stagno caldo”: una zuppa di sostanze chimiche, energizzate da fulmini, calore e altre fonti di energia, che potrebbero mescolarsi insieme in quantità concentrate per formare molecole organiche.

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Nel 1953, Stanley Miller dell’Università di Chicago cercò di ricreare in laboratorio queste condizioni primordiali. Miller riempì una camera chiusa con metano, ammoniaca, acqua e idrogeno molecolare – gas ritenuti prevalenti nella prima atmosfera terrestre – e accese ripetutamente una scintilla elettrica per simulare un fulmine. Una settimana dopo, Miller e il suo consulente laureato Harold Urey hanno analizzato il contenuto della camera e hanno scoperto che si erano formati 20 diversi amminoacidi.

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“È stata una grande rivelazione“, ha detto Vladimir Airapetian, un astrofisico stellare del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, e coautore del nuovo articolo. “Dai componenti di base dell’atmosfera della Terra primordiale, puoi sintetizzare queste molecole organiche complesse.” Ma gli ultimi 70 anni hanno complicato questa interpretazione. Gli scienziati ora ritengono che l’ammoniaca (NH3) e il metano (CH4) fossero molto meno abbondanti; invece, l’aria terrestre era piena di anidride carbonica (CO2) e azoto molecolare (N2), che richiedono più energia per essere scomposti. Questi gas possono ancora produrre amminoacidi, ma in quantità notevolmente ridotte. Alla ricerca di fonti energetiche alternative, alcuni scienziati hanno indicato le onde d’urto delle meteore in arrivo. Altri hanno citato la radiazione ultravioletta solare. Airapetian, utilizzando i dati della missione Kepler della NASA, ha indicato una nuova idea: le particelle energetiche del nostro Sole.

Kepler ha osservato stelle lontane in diverse fasi del loro ciclo di vita, ma i suoi dati forniscono indizi sul passato del nostro Sole. Nel 2016, Airapetian ha pubblicato uno studio che suggerisce che durante i primi 100 milioni di anni della Terra, il Sole era più debole di circa il 30%. Ma i “superflare” solari – potenti eruzioni che vediamo solo una volta ogni 100 anni circa oggi – sarebbero scoppiati una volta ogni 3-10 giorni. Questi superflare lanciano particelle alla velocità della luce che si scontrerebbero regolarmente con la nostra atmosfera, dando il via a reazioni chimiche. “Non appena ho pubblicato quel documento, il team della Yokohama National University dal Giappone mi ha contattato“, ha detto Airapetian.

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Il dottor Kobayashi, un professore di chimica lì, aveva passato gli ultimi 30 anni a studiare la chimica prebiotica. Stava cercando di capire in che modo i raggi cosmici galattici – particelle in arrivo dall’esterno del nostro sistema solare – avrebbero potuto influenzare l’atmosfera della Terra primordiale. “La maggior parte degli investigatori ignora i raggi cosmici galattici perché richiedono attrezzature specializzate, come gli acceleratori di particelle”, ha detto Kobayashi. “Ho avuto la fortuna di avere accesso a molti di loro vicino alle nostre strutture” – test.

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Un primo piano di un’eruzione solare, tra cui un brillamento solare, un’espulsione di massa coronale e un evento di particelle energetiche solari. Crediti: Goddard Space Flight Center della NASA

Airapetian, Kobayashi e i loro collaboratori hanno creato una miscela di gas corrispondente all’atmosfera della Terra primordiale così come la intendiamo oggi. Hanno combinato anidride carbonica, azoto molecolare, acqua e una quantità variabile di metano. (La proporzione di metano nella prima atmosfera terrestre è incerta ma ritenuta bassa.) Hanno sparato alle miscele di gas con protoni (simulando particelle solari) o le hanno accese con scariche di scintille (simulando fulmini), replicando l’esperimento Miller-Urey per confronto.

Finché la percentuale di metano era superiore allo 0,5%, le miscele sparate dai protoni (particelle solari) producevano quantità rilevabili di amminoacidi e acidi carbossilici. Ma le scariche di scintille (fulmini) richiedevano una concentrazione di metano di circa il 15% prima che si formassero gli amminoacidi. “E anche al 15% di metano, il tasso di produzione degli amminoacidi da parte dei fulmini è un milione di volte inferiore a quello dei protoni”, ha aggiunto Airapetian. I protoni tendevano anche a produrre più acidi carbossilici (un precursore degli amminoacidi) rispetto a quelli accesi dalle scariche di scintille.

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A parità di condizioni, le particelle solari sembrano essere una fonte di energia più efficiente dei fulmini. Ma tutto il resto probabilmente non era uguale, suggerì Airapetian. Miller e Urey presumevano che i fulmini fossero altrettanto comuni ai tempi del “piccolo stagno caldo” come lo sono oggi. Ma i fulmini, che provengono da nuvole temporalesche formate dall’aumento dell’aria calda, sarebbero stati più rari sotto un sole più fioco del 30%.

“Durante le condizioni fredde non si hanno mai fulmini e la Terra primordiale era sotto un sole piuttosto debole”, ha detto Airapetian. “Questo non significa che non possa provenire da un fulmine, ma il fulmine sembra meno probabile ora e le particelle solari sembrano più probabili.” Questi esperimenti suggeriscono che il nostro giovane Sole attivo avrebbe potuto catalizzare i precursori della vita più facilmente, e forse prima, di quanto ipotizzato in precedenza. Link video:

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Fonte: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/sun/a-stormy-active-sun-may-have-kickstarted-life-on-earth

#sole #terra

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