Uso de la química para buscar extraterrestres: la teoría de ensamblaje

Uso de la química para buscar extraterrestres: la teoría de ensamblaje

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Durante muchos años, la gran empresa química estadounidense Dupont tuvo un eslogan publicitario: “Mejores cosas para una vida mejor… a través de la química”. En 1935, ese eslogan se redujo a “Mejor vida a través de la química” y durante décadas se asoció tanto positiva como negativamente con la empresa y con la industria química en general, ya que los productos químicos y los plásticos reemplazaron a muchos productos más antiguos o basados ​​en la naturaleza y aparentemente se convirtieron en un parte de todos los materiales de la Tierra. Debido a que los ambientalistas lo usaron negativamente y satíricamente en referencia al uso de drogas recreativas, el eslogan se redujo a “Mejor vida” y luego se cambió a “El milagro de la ciencia”. Sin embargo, la conexión entre la vida y la química sigue viva y recientemente apareció en la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI) en un concepto llamado “teoría de ensamblaje”. ¿Puede la química en lugar de la biología ser realmente la clave para encontrar vida en otros planetas?

“(La teoría de ensamblaje es una) “manera de identificar si algo es complejo sin saber nada sobre su origen”.

En una entrevista con Scientific American, Leroy Cronin, presidente de la Cátedra Regius de Química en la Facultad de Química de la Universidad de Glasgow, explica la teoría que creó con colegas de la Universidad de Glasgow y la Universidad Estatal de Arizona. La teoría de ensamblaje aborda el desafío al que se enfrentan los astrónomos y los rovers planetarios al analizar firmas químicas e intentar determinar si fueron creadas por procesos vivos o naturales no vivos. El mejor ejemplo dado son las misiones de aterrizaje Viking a Marte en 1976, que extrajeron y analizaron muestras de suelo. Si bien encontraron moléculas complejas, no pudieron determinar si se originaron a partir de organismos vivos. En términos simples, la teoría del ensamblaje hace esa determinación al observar qué tan compleja es una molécula al dividirla en sus partes componentes y luego volver a ensamblarla, lo que le da al objeto un “índice de ensamblaje”. basado en el camino más corto para volver a armarlo. Cronin dice que el número de ensamblaje molecular de la teoría del ensamblaje es el primero que se puede medir experimentalmente y muestra que cuanto mayor es la complejidad de la molécula, mayor es la probabilidad de que haya sido creada por una forma de vida.

Moléculas complejas que pueden ser aminoácidos o proteínas.

“Nuestro sistema es la primera hipótesis falsable para la detección de vida y se basa en la idea de que solo los sistemas vivos pueden producir moléculas complejas que no podrían formarse aleatoriamente en abundancia, y esto nos permite eludir el problema de definir la vida”.

En un nuevo artículo , “Técnicas multimodales para detectar vida extraterrestre utilizando teoría de ensamblaje y espectroscopia”, Cronin y sus coautores proponen que las moléculas de cierta masa (peso) tienen una alta probabilidad de ser evidencia de microbios extraterrestres o formas superiores de extraterrestres. vida. El equipo analizó 10.000 sustancias químicas en la Tierra y determinó que “la mayoría de las moléculas mayores de [un] peso molecular [o masa] de 300 [están] conectadas con la existencia de vida en la Tierra”. Como explica Cronin a The Daily Beast, estas moléculas complejas podrían provenir del cuerpo de un extraterrestre o de productos de desecho, pero también podrían ser tan complejas que solo podrían ser fabricadas por una forma de vida inteligente; el ejemplo en la Tierra dado son los productos farmacéuticos que son demasiado complejo para ser formado por casualidad.

“Demostramos que la complejidad molecular (MA) se puede medir experimentalmente utilizando tres técnicas independientes: resonancia magnética nuclear (RMN), espectrometría de masas en tándem (MS) y espectroscopia infrarroja (IR), y estas dan resultados consistentes con buenas correlaciones. Al identificar y contar el número de absorbancias en espectros IR, resonancias de carbono en NMR o fragmentos moleculares en MS en tándem, el índice de ensamblaje molecular de una molécula desconocida se puede estimar de manera confiable a partir de datos experimentales”.

Cronin y su equipo parecen estar seguros de que esta prueba relativamente simple puede identificar vida extraterrestre sin saber nada más que su masa molecular y complejidad. La complejidad es la clave: cuantos más pasos se requieran para volver a ensamblar la molécula, mayor será su complejidad. Esto evita por completo el desafío de encontrar una firma tecnológica (como la contaminación) o una firma biológica (como el metano), que aún no son pruebas certificadas de vida extraterrestre. Eso plantea la pregunta: ¿es la teoría de ensamblaje una forma infalible de identificar vida extraterrestre sin enviar una sonda o un ser humano al planeta para realizar pruebas?

“Simplemente no pueden, no con la tecnología actual, de todos modos. Lo mejor que pueden hacer es inspeccionar un exoplaneta con un telescopio poderoso, el nuevo Telescopio Espacial James Webb o el telescopio Vera Rubin en Chile, por nombrar dos, y analizar la paleta de colores a través de la espectroscopia”.

La teoría de ensamblaje depende de la espectroscopia: mide y analiza los espectros electromagnéticos de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia en función de la longitud de onda o la frecuencia de la radiación. La espectroscopia ayuda a hacer coincidir las longitudes de onda con la química que podría producirlas. Al igual que la teoría del ensamblaje de Cronin, las mezclas complejas de longitudes de onda podrían indicar moléculas complejas que indican formas de vida. Teóricamente.

“La firma espectral… rara vez se puede atribuir únicamente a una molécula específica”.

Una ilustración del proceso de espectroscopia.

Dirk Schulze-Makuch, astrónomo de la Universidad Técnica de Berlín, expresó su escepticismo sobre la teoría del ensamblaje a The Daily Beast. La espectroscopia requiere desglosar montones de heno de longitudes de onda en pajitas individuales antes de poder analizar cada pajita. Esa es una tarea que lleva mucho tiempo incluso para las supercomputadoras de hoy (aunque todavía no han pedido ChatGPT) y ningún telescopio moderno, incluso el Telescopio Espacial James Webb, tiene el poder o la precisión para recopilar datos espectrales de exoplanetas o lunas que serían utilizables. . Sin embargo, Cronin le dijo a The Daily Beast que hay una fuente de datos que está lista, disponible y viable para probar la teoría del ensamblaje en este momento.

“Vale la pena reconsiderar los datos de Viking, así como los datos de otras misiones espaciales anteriores”, dijo Cronin. Si hay evidencia de moléculas complejas, tal vez haya signos de vida que los científicos hayan pasado por alto. Aunque la mayoría de sus compañeros concluyeron lo contrario, Levin todavía sostiene que las pruebas de robot que coordinó en el módulo de aterrizaje Viking de 1976 indicaron la presencia de organismos vivos en Marte”.

El ingeniero Gilbert Levin anunció en 1997 que un módulo de aterrizaje Viking de 1976 había descubierto microorganismos vivos en Marte porque su experimento a bordo para detectar vida microscópica arrojó un resultado verdaderamente positivo. Esa conclusión no se ha verificado y Levin no puede comentar sobre la teoría de ensamblaje de Cronin porque murió en 2021. No obstante, Cronin propone someter los datos de Levin, así como los datos de otras misiones pasadas, a la prueba de la teoría de ensamblaje para buscar evidencia de moléculas complejas. . Si se encuentran, Cronin dice que “es posible” que otros astroquímicos y astrobiólogos hayan pasado por alto signos de vida extraterrestre.

¿Es la teoría de ensamblajes el santo grial de la búsqueda de inteligencia extraterrestre? No del todo, pero es otra herramienta en el siempre creciente cofre de herramientas de los investigadores de SETI que parecen estar cada día más cerca de encontrar… algo. Cuando lo hacen, pueden usar una variación de un viejo eslogan y declarar: “Mejores seres vivos extraterrestres identificados a través de la química”.

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