Los humanos tenemos una extraña relación con los cometas. Históricamente, fueron vistos como presagios de cosas terribles por venir, e incluso hoy, los representamos en películas destruyendo ciudades y amenazando a la humanidad.

Pero esta idea persistente cometas Como presagio de la destrucción no es el cuadro completo.

Varias líneas de investigación científica respaldan la teoría de que los cometas jugaron un papel vital en la creación de vida en la Tierra.

Mira hacia el cielo nocturno, y si tienes un cielo oscuro, no verás nada más que negrura oscura entre las estrellas.

Nos gusta pensar en el espacio como una vasta extensión de vacío, nada.

Pero el hecho es que el espacio interestelar contiene una enorme cantidad de gas y polvo, y esta sustancia es la clave para entender por qué los cometas fascinan a los astrobiólogos que estudian el origen de la vida.

“Los cometas son colecciones de partículas de polvo interestelar”, dice el Dr. Richard Mathis de la Universidad de California, Berkeley.

“No es el tipo de polvo que encuentras en tu casa cuando sacudes una sábana o algo así. Son partículas de polvo relativamente limpias que son aglomeraciones de partículas pequeñas como dióxido de carbono, agua, amoníaco e hidrocarburos”.

Los astrónomos saben desde hace años que estas moléculas se pueden encontrar en el espacio, y también se entendió que irradiarlas podría producir aminoácidos, conocidos como los “bloques de construcción de la vida”.

“La verdadera pregunta es ¿qué sucede después?” Mattis dice.

Específicamente, Mathis y sus colegas de Berkeley y la Universidad de Hawái, Manoa, querían saber qué se necesitaba para crear polímeros: cadenas de aminoácidos.

“La base de la vida es la formación de polímeros de fusión”, dice Matiz.

“Esta es la base de los péptidos y las proteínas, esta es la estructura básica de los ácidos nucleicos (ARN y ADN) y es la estructura básica de los azúcares.

“Tomas moléculas simples y haces diferentes combinaciones de cadenas lineales y eso te da una forma de generar una enorme complejidad molecular”.

Para explorar lo que podría hacer los polímeros, el equipo se dispuso a recrear el entorno que se encuentra en el espacio interestelar con la ayuda de una cámara de vacío.

Dentro de la cámara, el equipo colocó un pequeño disco de plata de unos dos centímetros de ancho y unos pocos milímetros de grosor.

Esta plata será la superficie en la que el equipo podrá reproducir la misma química que se cree que ocurre en las partículas de polvo interestelar, y es aquí donde buscarán los secretos de la formación de polímeros.

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Con aire bombeado fuera de la cámara para simular el vacío del espacio, la pieza de plata se enfrió a unos 260°C.

Luego, se bombeó a la cámara en forma gaseosa una mezcla de componentes que se sabía que estaban presentes en las partículas de polvo interestelar: esta mezcla incluía metano y etano (hidrocarburos), así como amoníaco y dióxido de carbono.

“Hace tanto frío que el gas se condensa sobre la plata muy rápidamente y forma una película, la suma de todas estas cosas”, dice Mathis.

“Es como el vapor de agua que se condensa en una ventana en invierno y forma una película de hielo. Eso es exactamente lo que sucede”.

Pero la película solo simula lo que hay en las partículas de polvo. Para completar el experimento, el equipo necesitaba algo más.

En el espacio, el polvo será bombardeado con partículas de alta energía conocidas como partículas galácticas. rayos cósmicos.

Mathis explica que estos juegan un papel importante en las interacciones que tienen lugar en las partículas de polvo.

“Cuando los rayos cósmicos galácticos explotan dióxido de carbono, amoníaco, agua e hidrocarburos, se activan y pueden formar nuevas moléculas”, dice.

Para recrear este intenso bombardeo, el equipo disparó electrones a la muestra de hielo y luego la analizó para ver de qué se trataba. El resultado fue genial.

“Lo que hemos demostrado es que una vez que se producen los aminoácidos en estos hielos, la irradiación continua con rayos cósmicos galácticos también conduce a la formación de polímeros simples, el primer paso en la evolución de moléculas más complejas”, dice Mathis.

En el espacio, estas partículas complejas pueden encontrar su camino hacia los cometas a medida que las partículas de polvo se agrupan y, finalmente, se cree, esos cometas pueden haber colisionado con la joven Tierra.

Mientras que el trabajo de Mathis y sus colegas pinta una imagen sorprendente de las interacciones que probablemente ocurran en las partículas de polvo interestelar, la idea de un cometa chocando contra la Tierra sin duda generará imágenes aterradoras de Armagedón para muchos.

Pero en el pasado distante de nuestro planeta, estas violentas colisiones pueden haber sido la fuente de una química más interesante.

El Dr. Nir Goldman del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el profesor Isaac Tamblyn del Instituto de Tecnología de la Universidad de Ontario están examinando las reacciones que pueden haber ocurrido en el núcleo del cometa cuando golpeó la Tierra.

“Los cometas contienen muchas materias primas que pueden ser útiles para la química prebiótica, la química de los componentes básicos de la vida, y el impacto contiene mucha energía”, explica Goldman.

Esta energía puede conducir a cambios químicos.

“Los prebióticos, como los aminoácidos, por ejemplo, tienen barreras de energía relativamente altas para su formación. Si las cosas suceden de la manera correcta, esta materia prima obtiene suficiente energía para atravesar esas barreras. Comienzas con cosas muy simples y luego el evento impactante lleva es un paso más alto en complejidad”.

El mismo impacto crea una onda de presión increíblemente poderosa dentro del cometa, lo que resulta en temperaturas y presiones inusualmente altas.

Sin embargo, la gravedad de las condiciones durante la colisión depende en gran medida del ángulo en el que golpea el cometa, dice Goldman, y esto tiene implicaciones importantes para la química que se produce dentro de él.

¿Qué pasaría si un cometa chocara con un planeta?

“Si un cometa tuviera un impacto directo en un planeta, las temperaturas muy altas podrían resultar [around 10,000°C] presiones, y no está claro que pueda ocurrir una química interesante porque las condiciones son muy extremas”, explica Goldman.

“Ahora, si el cometa entrara en un ángulo menor, digamos 20 grados, las condiciones serían mucho más tensas. La temperatura podría ser superior a los 3.000 grados centígrados, mientras que la presión sería del orden de 300.000 veces mayor que la atmosférica normal”. presión.

“Está muy caliente y muy comprimido, lo que mejora la interacción, pero no tanto como para que todo se borre”.

Con la ayuda de una supercomputadora, Goldman y Tamblyn pudieron modelar las reacciones químicas que dieron como resultado que un cometa atravesara temperaturas tan extremas y tensiones aplastantes.

“[Our simulations] Me concentré en un grano de hielo en lo profundo del cometa”, dice Goldman.

Los modelos informáticos han demostrado que muchas sustancias biológicamente importantes pueden formarse en la perturbación de los impactos de los cometas.

“Vemos cosas como precursores de aminoácidos y aminoácidos y compuestos aromáticos como estructuras de anillos de carbono, que son anillos muy estables de moléculas de carbono”, dice Goldman.

Quizás los resultados de las simulaciones de Goldman y Tamblyn son más interesantes cuando se consideran en el contexto de lo que estaba sucediendo en el caos del sistema solar primitivo.

“Hubo períodos de intensos bombardeos durante los cuales billones de toneladas de materia orgánica podrían haber llegado a la Tierra primitiva cada año”, dice Goldman.

“Es algo realmente genial de contemplar porque es probable que la materia del cometa golpee la Tierra en todo tipo de ángulos diferentes, produciendo una variedad de presiones y temperaturas de impacto, lo que al final puede producir una gran cantidad de diferentes tipos de química”.

Sin embargo, a pesar de todo lo que hemos descubierto sobre la química de los cometas, la cuestión de cómo se originó la vida en la Tierra persiste.

“Hay una gran brecha en nuestro conocimiento”, dice la astrobióloga Dra. Louisa Preston.

“Obtenemos química y obtenemos lo que la vida necesita, pero ¿en qué momento te convertiste en biología?”

Sobre esta pregunta, al igual que los cometas en los confines del sistema solar, es posible que estemos en la oscuridad durante algún tiempo.

Este artículo apareció originalmente en la edición de noviembre de 2013 de Revista BBC Sky at Night.