Brand
Fondamenti di chimica

Siamo polvere di stelle? Studio astrochimico sulle molecole della vita

Come si sono formate le molecole della vita? Ci sono evidenze che i precursori di aminoacidi e acidi nucleici si possano formare nei freddi spazi interstellari sui grani di polvere a base di olivina che, ricoprendosi di ghiaccio di acqua, diventano degli efficienti catalizzatori astrochimici

In “Siamo polvere di stelle? L’incontro di due atomi nell’universo” si è vista l'importanza delle nubi di polvere interstellare per formare la molecola di idrogeno. Se la nube è sufficientemente densa, scherma la luce stellare e diventa così molto fredda rallentando e attirando su di sé gli atomi che vi passano in prossimità. Ma sulla superficie dei grani non arriva solo H: anche ossigeno (O), carbonio (C), azoto (N) aderiscono con grande efficienza ai grani. Qui, anche se la temperatura è così bassa da impedire quasi il moto atomico, non limita quello dell'idrogeno atomico che "camminando" sui grani, e incontrando l’ossigeno può formare radicali ossidrile (OH) e poi ghiaccio di acqua (H20) in forma amorfa e porosa che lentamente "veste" il cuore di olivina del grano. Nei suoi pori, altri processi portano la formazione di monossido di carbonio, metanolo, ammoniaca e formaldeide. Quando la nube viene poi illuminata da una stella vicina, il grano ghiacciato viene riscaldato e inondato da radiazione che genera specie reattive che, incontrandosi più facilmente grazie alla aumentata diffusione, formano molecole sempre più complesse. Altri fenomeni di riscaldamento possono far evaporare il mantello ghiacciato, inseminando gli spazi interstellari di molecole precursori di quelle biologiche. E di fatti i radiotelescopi terrestri hanno rilevato più di 150 tipi di molecole negli spazi interstellari! Una di queste è la formamide, la molecola più semplice che contiene C, N, O, H, tutti elementi costituenti le biomolecole. Il gruppo di Chimica Teorica del Dipartimento di Chimica coordina un'unità locale del progetto “STARS in the CAOS” finanziato dal MIUR nel 2015 che vede la collaborazione della Normale di Pisa, Università di Perugia, Tuscia e INAF di Firenze. Insieme anche all'Università Autonoma di Barcellona, stiamo studiando la formazione della formamide sui ghiacci interstellari usando potenti calcolatori e i metodi della chimica quantistica. La nostra proposta, suffragata dai calcoli, è che la formamide possa formarsi direttamente dal radicale cianuro (CN) piuttosto abbondante nelle nubi interstellari, reagendo direttamente con le molecole di acqua sui grani. I calcoli suggeriscono che le barriere energetiche da superare sono compatibili con le bassissime temperature del grano. La formamide può quindi essere inglobata nel ghiaccio e quando i grani coalescono (si uniscono) tra loro, possono formare oggetti cometari. Durante il lungo viaggio della cometa, la formamide sottoposta a shock termici o di esposizione alla luce ultravioletta o ai raggi cosmici produce una cascata di prodotti chimici che vanno dagli amino acidi alle basi azotate del DNA e RNA. In questo modo, quando la cometa cade su un pianeta primordiale lo può inseminare dei mattoni molecolari fondamentali per dare origine a una "ricca zuppa molecolare", prona a evolvere verso le complesse macromolecole biologiche. Ma questa è un'altra storia ancora tutta da raccontare...


potrebbero interessarti anche