Fulmini all’origine del fosforo e della vita sulla Terra

 

 (Credits: Lucy Entwisle)

Le tempeste di fulmini nella Terra primordiale avrebbero creato la scintilla per l’origine della vita, generando una fonte di nutrienti essenziali per formare le prime molecole organiche.  È la conclusione di uno studio pubblicato su Nature Communications dai ricercatori delle università di Leeds e Yales, tra Gran Bretagna e Stati Uniti. Secondo il loro modello, i fulmini avrebbero liberato dalle rocce il fosforo in forma solubile– un mattoncino alla base di DNA, RNA e lipidi. Il loro contributo sarebbe stato anche maggiore di quello dei meteoriti, considerati fino ad ora la fonte principale di questo prezioso componente delle molecole della vita. La ricerca, scrivono gli autori, avrebbe identificato il meccanismo dominante di rifornimento del fosforo legato alla nascita della vita così come la conosciamo sulla Terra. Ma potrebbe anche fornire indicazioni utili per cercare forme di vita su altri pianeti.

Come era la Terra primordiale?

L’origine della vita sulla Terra risale a circa 3.5-4.5 miliardi di anni fa, quando le condizioni del pianeta erano molto diverse da quelle attuali. Nella sua infanzia, la Terra appariva come un’enorme distesa di acqua e magma, con temperature molto elevate sulla superficie e un’atmosfera priva di ossigeno. Una landa desolata e inospitale, continuamente bombardata da meteoriti – uno di quei giganteschi impatti avrebbe dato origine alla Luna – e sferzata da miliardi di violenti fulmini ogni anno.

La vita sarebbe comparsa a un certo punto, a partire da composti chimici più semplici che si sarebbero mano a mano aggregati per formare molecole complesse. Il fosforo è uno di questi ingredienti fondamentali, alla base del DNA, dell’RNA e della membrana cellulare lipidica. Sulla Terra primordiale, il fosforo era presente in abbondanza, ma “intrappolato” in minerali insolubili. In questa forma il fosforo non reagisce con gli altri composti chimici per formare le molecole della vita.

Il fosforo nelle molecole della vita

Una eccezione era rappresentata dalla schreibersite, un minerale scoperto nel 1848 in un meteorite caudato in Slovacchia. La schreibersite è un minerale raro sulla Terra ma piuttosto comune nelle meteoriti ferrose, e contiene fosforo. Al contrario degli altri minerali è solubile in acqua e quando viene idratata rilascia fosforo nella sua forma reattiva, capace di interagire con altri composti e formare molecole complesse.

Recenti ricerche hanno suggerito che proprio i meteoriti siano stati la fonte principale di questo prezioso elemento agli albori della vita sulla Terra. Ma secondo lo studio pubblicato su Nature Communications, non sarebbero stata l’unica e forse nemmeno la più importante.

I fulmini fonte di fosforo

Un contributo fondamentale, infatti, sarebbe stato quello dei fulmini. Nel periodo in cui è comparsa la vita sferzavano l’atmosfera con una frequenza molto maggiore rispetto a oggi: da 1 a 5 miliardi all’anno contro i circa 560 milioni dei nostri giorni. Al suolo, stimano gli scienziati, ne cadevano da 100 milioni a un miliardo l’anno. I ricercatori hanno scoperto per mezzo di tecniche spettroscopiche che la schreibersite è presente tra i minerali vetrosi che si formano in seguito alla caduta di fulmini su terreni ricchi di argilla (la cosiddetta folgorite). Hanno quindi calcolato con un modello al computer la quantità di schreibersite che si sarebbe potuta formare nella Terra primordiale per ogni caduta di fulmine.

 

La vita sarebbe comparsa a un certo punto, a partire da composti chimici più semplici che si sarebbero mano a mano aggregati per formare molecole complesse. Il fosforo è uno di questi ingredienti fondamentali, alla base del DNA, dell’RNA e della membrana cellulare lipidica. Sulla Terra primordiale, il fosforo era presente in abbondanza, ma “intrappolato” in minerali insolubili. In questa forma il fosforo non reagisce con gli altri composti chimici per formare le molecole della vita.

Campione di folgorite (Credits immagine: Stephen Moshier of Wheaton College, IL)

Secondo le loro stime, i fulmini potrebbero aver prodotto da 110 a 11.000 kg di fosforo all’anno: più che sufficiente, quindi, per alimentare le prime forme di vita. La quantità di fosforo prodotta dai fulmini, nel tempo, avrebbe addirittura superato quella prodotta dai meteoriti. È noto, infatti, che gli impatti dei meteoriti sulla Terra abbiano iniziato a diminuire circa 4.5 miliardi di anni fa, dopo la formazione della Luna. I fulmini, invece, avrebbero continuato a cadere con una frequenza maggiore e più stabile, rifornendo il pianeta di schreibersite e fosforo in forma solubile. Il fosforo si sarebbe formato principalmente nelle regioni tropicali – con un tempismo che coincide con quello della comparsa delle prime forme di vita.

Lo studio apre anche nuove prospettive sulla ricerca di forme di vita extraterrestri. “Se c’è un’atmosfera ricca di fulmini, litologie esposte e un idrosfera attiva, i fulmini possono produrre il fosforo solubile in situ indipendentemente da qualsiasi fonte meteoritica – scrivono i ricercatori – prolungando in maniera potenzialmente indefinita la finestra per l’emergere della vita su pianeti simili alla Terra”.

Riferimenti: Nature Communications

Credits immagine di copertina: Lucy Entwisle

Erika Salvatori 

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