Un Sol tempestuós i actiu podria haver impulsat la vida a la Terra

 Clic a l'imatge per engrandir. Flamarada solar. Crèdit: NASA

Els primers components bàsics de la vida a la Terra es poden haver format gràcies a erupcions del nostre Sol, segons un nou estudi.

Una sèrie d'experiments químics mostra com les partícules solars, en xocar amb els gasos de l'atmosfera terrestre primitiva, poden formar aminoàcids i àcids carboxílics, els components bàsics de les proteïnes i la vida orgànica. Els resultats es publiquen a la revista Life.

Per comprendre els orígens de la vida, molts científics intenten explicar com es van formar els aminoàcids, la matèria primera a partir de la qual es formen les proteïnes i tota la vida cel·lular. La proposta més coneguda es va originar a finals del segle XIX, quan els científics van especular amb la possibilitat que la vida hagués començat en un "petit estany calent": Una sopa de substàncies químiques, energitzada per raigs, calor i altres fonts d'energia, que es va poder barrejar en quantitats concentrades per formar molècules orgàniques.

Al 1953, Stanley Miller, de la Universitat de Chicago, va intentar recrear aquestes condicions primigènies al laboratori. Miller va omplir una cambra tancada amb metà, amoníac, aigua i hidrogen molecular -gasos que es creu que predominaven a l'atmosfera primitiva de la Terra- i va encendre repetidament una espurna elèctrica per simular un llampec. Una setmana després, Miller i el seu assessor Harold Urey van analitzar el contingut de la càmera i van descobrir que s'havien format 20 aminoàcids diferents.

Clic a l'imatge per engrandir. Recreació artística de la Terra primitiva. Crèdit: NASA.

"Va ser una gran revelació", va dir Vladimir Airapetian, astrofísic estel·lar del Centre Goddard de Vols Espacials de la NASA a Greenbelt, Maryland, i coautor del nou treball. "A partir dels components bàsics de l´atmosfera terrestre primitiva, es poden sintetitzar aquestes complexes molècules orgàniques".

Però els darrers 70 anys han complicat aquesta interpretació. Els científics creuen ara que l'amoníac (NH₃) i el metà (CH₄) eren molt menys abundants; al seu lloc, l'aire de la Terra era ple de diòxid de carboni (CO₂) i nitrogen molecular (N₂), que requereixen més energia per descompondre's. Aquests gasos encara poden produir aminoàcids, però en quantitats molt reduïdes.

A la recerca de fonts d'energia alternatives, alguns científics van apuntar les ones de xoc dels meteorits. Altres van citar la radiació ultraviolada solar. Airapetian, fent servir dades de la missió Kepler de la NASA, va apuntar a una nova idea: les partícules energètiques del nostre Sol.

Kepler va observar estrelles llunyanes en diferents etapes del seu cicle vital, però les seves dades ofereixen pistes sobre el passat del nostre Sol. El 2016, Airapetian va publicar un estudi que suggereix que durant els primers 100 milions d'anys de la Terra, el Sol era un 30 % més feble. Però les "superflames" solars -potents erupcions que avui només veiem una vegada cada 100 anys aproximadament- haurien esclatat una vegada cada 3-10 dies. Aquestes superflames llancen partícules a una velocitat propera a la de la llum que xocarien regularment amb la nostra atmosfera, desencadenant reaccions químiques.

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. L'energia del nostre jove Sol -fa 4.000 milions d'anys- va ajudar a crear molècules a l'atmosfera de la Terra que van permetre que s'escalfés prou per incubar vida. Crèdit: Centre Goddard de Vols Espacials de la NASA/Genna Duberstein. Podeu descarregar aquest vídeo en format HD des de l'Estudi de Visualització Científica Goddard de la NASA, fent un clic aquí.

"Quan vaig publicar aquest article, l'equip de la Universitat Nacional de Yokohama (Japó) es va posar en contacte amb mi", explica Airapetian.

El Dr. Kobayashi, catedràtic de química de la universitat, havia passat els darrers 30 anys estudiant la química prebiòtica. Intentava comprendre com els raigs còsmics galàctics -partícules procedents de l'exterior del nostre sistema solar- podrien haver afectat l'atmosfera de la Terra primitiva. "La majoria dels investigadors ignoren els raigs còsmics galàctics perquè requereixen equips especialitzats, com ara acceleradors de partícules", explica Kobayashi. "Vaig tenir la sort de tenir accés a diversos a prop de les nostres instal·lacions". Uns petits retocs al muntatge experimental de Kobayashi podrien posar a prova les idees d'Airapetian.

Airapetian, Kobayashi i els seus col·laboradors van crear una barreja de gasos semblant a l'atmosfera de la Terra primitiva tal com la coneixem avui. Van combinar diòxid de carboni, nitrogen molecular, aigua i una quantitat variable de metà. (La proporció de metà a l'atmosfera primitiva de la Terra és incerta, però es creu que era baixa). Van disparar les barreges de gasos amb protons (simulant partícules solars) o les van encendre amb descàrregues d'espurnes (simulant llampecs), reproduint l'experiment de Miller-Urey per comparar.

Mentre la proporció de metà era superior al 0,5%, les barreges disparades per protons (partícules solars) produïen quantitats detectables d'aminoàcids i àcids carboxílics. Però les descàrregues d'espurnes (raigs) requerien una concentració de metà d'aproximadament del 15% abans que es formés cap aminoàcid.

"I fins i tot amb un 15% de metà, la taxa de producció d'aminoàcids pels raigs és un milió de vegades inferior a la dels protons", afegeix Airapetian. Els protons també tendien a produir més àcids carboxílics (un precursor dels aminoàcids) que els encesos per descàrregues d'espurnes.

Clic a l'imatge per engrandir. Primer pla d'una erupció solar, que inclou una flamarada solar, una ejecció de massa coronal (CME) i un esdeveniment de partícules energètiques solars. Crèdit: Centre Goddard de Vols Espacials de la NASA.

En igualtat de condicions, sembla que les partícules solars són una font d'energia més eficaç que els raigs. Però, segons Airapetian, no tota la resta era igual. Miller i Urey suposaven que els llampecs eren tan freqüents a l'època de l'"estany calent" com ho són avui. Però els llampecs, que procedeixen de núvols de tempesta formats per aire calent ascendent, haurien estat menys freqüents amb un Sol un 30% més feble.

"En condicions fredes mai no hi ha llampecs, i la Terra primitiva estava sota un Sol bastant tènue", explica Airapetian. "Això no vol dir que no pogués provenir d'un llamp, però ara els raigs semblen menys probables, i les partícules solars semblen més probables".

Aquests experiments suggereixen que el nostre jove i actiu Sol podria haver catalitzat els precursors de la vida més fàcilment, i potser abans, del que se suposava.

    Ho he vist aquí.