¿Fue el rayo la clave para avivar la vida en la Tierra?

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¿Es el rayo el ingrediente que falta? Crédito de la imagen: CC BY-SA 2.5 Blyskawica

Un nuevo estudio ha sugerido que los rayos pueden haber proporcionado el ingrediente clave necesario para la vida.

Benjamin Hess de la Universidad de Yale, junto con Jason Harvey y Sandra Piazolo de la Universidad de Leeds, exploran cómo los rayos pueden haber sido fundamentales en el surgimiento de la vida en la Tierra.


El origen de la vida en la Tierra es uno de los acertijos más complejos que enfrentan los científicos. Implica no solo identificar las numerosas reacciones químicas que deben tener lugar para crear un organismo replicante, sino también encontrar fuentes realistas de los ingredientes necesarios para cada una de las reacciones.

Un problema particular al que se han enfrentado durante mucho tiempo los científicos que estudian el origen de la vida es la fuente del escurridizo elemento, el fósforo. El fósforo es un elemento importante para las estructuras y funciones básicas de las células. Por ejemplo, forma la columna vertebral de la estructura de doble hélice del ADN y la molécula relacionada con el ARN.

Aunque el elemento estaba muy extendido, casi todo el fósforo en la Tierra primitiva, hace unos 4 mil millones de años, estaba atrapado en minerales que eran esencialmente insolubles y no reactivos. Esto significa que el fósforo, aunque estaba presente en principio, no estaba disponible para producir los compuestos necesarios para la vida.

En un nuevo artículo, mostramos que los rayos hubieran proporcionado una fuente generalizada de fósforo. Esto significa que los rayos pueden haber ayudado a encender la vida en la Tierra y pueden continuar ayudando a que comience la vida en otros planetas similares a la Tierra.

Una fuente potencial de fósforo en la Tierra primitiva es el inusual mineral schreibersita, que se encuentra en pequeñas cantidades en los meteoritos. Los experimentos han demostrado que la schreibersita puede disolverse en agua, creando fósforo acuoso que puede reaccionar y formar una variedad de moléculas orgánicas importantes para la vida. Los ejemplos incluyen nucleótidos, los componentes básicos del ADN y ARN, y la fosfocolina, un precursor de las moléculas de lípidos que forman la membrana celular.

Pero hay otra fuente potencial de schreibersite. Mientras estudiamos una estructura de vidrio creada por un rayo llamado fulgurita, encontramos una cantidad sustancial del inusual mineral de fósforo dentro del vidrio.

Si los rayos crearon una gran cantidad de schreibersita y otros minerales de fósforo reactivo, entonces los rayos podrían ser una fuente alternativa del fósforo reactivo necesario para la vida.

Para determinar si este era el caso, estimamos la cantidad de fósforo disponible por los rayos desde hace 4.500 millones de años, cuando se formó la Tierra, hasta hace 3.500 millones de años, cuando tenemos la evidencia fósil más antigua de vida.

Nuestro estudio

Para hacer esto, necesitábamos estimar tres cosas: el número de fulguritas formadas cada año; cuánto fósforo había en las rocas de la Tierra primitiva; y cuánto de ese fósforo se convierte en fósforo utilizable, por los rayos.

Las fulguritas se forman cuando un rayo golpea el suelo, por lo que primero necesitábamos saber cuántos rayos había. Para determinar la cantidad de rayos, analizamos estimaciones de la cantidad de CO2 en la atmósfera de la Tierra primitiva y estimaciones de cuántos rayos habría en la Tierra para diferentes cantidades de CO2. El CO2 en la atmósfera se puede utilizar para estimar la temperatura global, que es un factor clave para controlar la frecuencia de las tormentas eléctricas.

Descubrimos que, en la Tierra primitiva, habría oscilado entre 100 millones y mil millones de rayos al año, y cada golpe habría formado una fulgurita. En total, se habrían formado hasta 1 trillón (uno seguido de 18 ceros) de fulguritas en los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra.

Para el segundo factor, sabemos que la Tierra primitiva probablemente habría estado dominada por rocas similares a los basaltos que forman islas volcánicas como Hawai. Usamos el contenido de fósforo en algunas de estas rocas preservadas que tienen más de 3.5 mil millones de años para determinar un contenido promedio de fósforo.

Finalmente, usamos nuestra fulgurita y otros estudios publicados sobre fulgurita para estimar la cantidad de schreibersita, o formas similares de fósforo, que se habrían puesto a disposición por los rayos.

Combinando todos estos factores, calculamos que los rayos produjeron más de 10,000 kg de fósforo disponibles para reacciones orgánicas cada año.

Según lo mejor de nuestro conocimiento sobre la Tierra primitiva, los rayos probablemente proporcionaron tanto fósforo reactivo como los meteoritos en la época del origen de la vida, hace aproximadamente 3.500 millones de años. Por lo tanto, los rayos, junto con los impactos de meteoritos, muy probablemente proporcionaron el fósforo necesario para el surgimiento de la vida en la Tierra.

Vida en exoplanetas

Nuestra investigación también destaca una nueva fuente de fósforo necesaria para que surja vida en otros planetas similares a la Tierra.

Los rayos son una fuente de fósforo más sostenible que los impactos de meteoritos. La abundancia de grandes meteoritos en un sistema solar disminuye exponencialmente con el tiempo a medida que el material sobrante del sistema choca con los planetas.

Por tanto, aunque los meteoritos proporcionan fósforo utilizable sustancial para la vida al principio de la historia de un planeta, su abundancia disminuye con bastante rapidez. Sin embargo, los rayos son relativamente constantes a lo largo del tiempo.

Nuestro trabajo ayuda a expandir las condiciones en las que se puede formar la vida en otros planetas de nuestro sistema solar y más allá. Si algún planeta tiene una atmósfera activa y rica en rayos, entonces el fósforo necesario para la vida estará disponible en cualquier momento.

Benjamin Hess , candidato a doctorado, Ciencias de la Tierra y Planetarias, Universidad de Yale ;Jason Harvey , profesor asociado de geoquímica, Universidad de Leeds , y Sandra Piazolo , profesora de geología estructural y tectónica, Universidad de Leeds.

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