Dall'università dell'Arizona
La prima prova sperimentale che mostra come l'azoto atmosferico possa essere incorporato nelle macromolecole organiche è stata riportata da un team dell'Università dell'Arizona. La scoperta indica quali molecole organiche potrebbero essere trovate su Titano, la luna di Saturno che gli scienziati ritengono sia un modello per la chimica della Terra pre-vita.
Terra e Titano sono gli unici corpi di dimensioni planetarie conosciuti che hanno atmosfere spesse, prevalentemente azotate, ha affermato Hiroshi Imanaka, che ha condotto la ricerca mentre era membro del dipartimento di chimica e biochimica degli Emirati Arabi Uniti.
Come le molecole organiche complesse vengano azotate in ambienti come la Terra primordiale o l'atmosfera di Titano è un grande mistero, ha detto Imanaka.
"Titano è così interessante perché la sua atmosfera dominata dall'azoto e la chimica organica potrebbero darci un indizio sull'origine della vita sulla nostra Terra", ha detto Imanaka, ora ricercatrice ricercatrice nel Lunar and Planetary Laboratory degli Emirati Arabi Uniti. "L'azoto è un elemento essenziale della vita."
Tuttavia, non solo qualsiasi azoto farà. L'azoto gassoso deve essere convertito in una forma di azoto più chimicamente attiva che può guidare le reazioni che formano la base dei sistemi biologici.
Imanaka e Mark Smith hanno convertito una miscela di gas azoto-metano simile all'atmosfera di Titano in una raccolta di molecole organiche contenenti azoto irradiando il gas con raggi UV ad alta energia. L'allestimento del laboratorio è stato progettato per imitare il modo in cui le radiazioni solari influenzano l'atmosfera di Titano.
La maggior parte dell'azoto si è trasferito direttamente in composti solidi, anziché in composti gassosi, ha affermato Smith, professore di UA e capo di chimica e biochimica. I modelli precedenti prevedevano che l'azoto si sarebbe spostato da composti gassosi a composti solidi in un processo graduale più lungo.
Titano ha un colore arancione perché uno smog di molecole organiche avvolge il pianeta. Le particelle dello smog alla fine si depositeranno in superficie e potrebbero essere esposte a condizioni che potrebbero creare vita, ha affermato Imanaka, che è anche un investigatore principale presso l'Istituto SETI di Mountain View, California.
Tuttavia, gli scienziati non sanno se le particelle di smog di Titano contengono azoto. Se alcune delle particelle sono le stesse molecole organiche contenenti azoto che il team UA ha creato in laboratorio, le condizioni favorevoli alla vita sono più probabili, ha detto Smith.
Osservazioni di laboratorio come queste indicano quali dovrebbero essere le prossime missioni spaziali e quali strumenti dovrebbero essere sviluppati per aiutare nella ricerca, Smith ha detto.
L'articolo di Imanaka e Smith, "Formazione di aerosol organici azotati nell'atmosfera superiore del Titano", è previsto per la pubblicazione nell'edizione Early Online degli Atti della National Academy of Sciences la settimana del 28 giugno. La NASA ha finanziato la ricerca.
I ricercatori UA volevano simulare le condizioni nella sottile atmosfera superiore di Titano perché i risultati della missione Cassini indicavano che le radiazioni "estreme UV" che colpivano l'atmosfera creavano molecole organiche complesse.
Pertanto, Imanaka e Smith hanno utilizzato la sorgente luminosa avanzata presso il sincrotone del Lawrence Berkeley National Laboratory a Berkeley, in California, per sparare luce UV ad alta energia in un cilindro di acciaio inossidabile contenente azoto e gas metano tenuti a pressione molto bassa.
I ricercatori hanno utilizzato uno spettrometro di massa per analizzare le sostanze chimiche risultanti dalle radiazioni.
Anche se sembra semplice, l'installazione dell'attrezzatura sperimentale è complicata. La luce UV stessa deve passare attraverso una serie di camere a vuoto nel suo cammino verso la camera a gas.
Molti ricercatori vogliono utilizzare la sorgente luminosa avanzata, quindi la concorrenza per il tempo sullo strumento è feroce. A Imanaka e Smith venivano assegnate una o due fasce orarie all'anno, ognuna delle quali era di otto ore al giorno per soli cinque o dieci giorni.
Per ogni fascia oraria, Imanaka e Smith hanno dovuto mettere tutte le attrezzature sperimentali in un furgone, guidare fino a Berkeley, installare le attrezzature delicate e lanciarsi in un'intensa serie di esperimenti. A volte hanno lavorato più di 48 ore di fila per ottenere il massimo del loro tempo dalla sorgente luminosa avanzata. Il completamento di tutti gli esperimenti necessari ha richiesto anni.
Imbarazzante, Imanaka disse: "Se perdiamo solo una vite, roviniamo il tempo del nostro raggio".
All'inizio, ha analizzato solo i gas dal cilindro. Ma non ha rilevato alcun composto organico contenente azoto.
Imanaka e Smith pensarono che ci fosse qualcosa di sbagliato nell'allestimento sperimentale, quindi hanno modificato il sistema. Ma ancora niente azoto.
"Era un vero mistero", ha detto Imanaka, la prima autrice del documento. "Dove è andato l'azoto?"
Infine, i due ricercatori hanno raccolto i frammenti di gunk marrone raccolti sulla parete del cilindro e l'hanno analizzato con quella che Imanaka ha definito "la tecnica di spettrometro di massa più sofisticata".
Imanaka disse: "Poi ho finalmente trovato l'azoto!"
Imanaka e Smith sospettano che tali composti si formino nell'atmosfera superiore di Titano e alla fine cadano sulla superficie di Titano. Una volta in superficie, contribuiscono a un ambiente favorevole all'evoluzione della vita.
