8.1.1: Astronomía- Meteoro de Marte y Vida Extraterrestre

La búsqueda de vida en otra parte del universo se ha centrado en encontrar compuestos orgánicos porque son materia de toda la vida en la tierra. Los compuestos orgánicos son fácilmente sintetizados por procesos abióticos (no vivos), sin embargo, por lo que la búsqueda de vida extraterrestre ocasionalmente se ha centrado en otros “biomarcadores” (estructuras químicas que se encuentran típicamente en los seres vivos).

ALH84001

Un meteorito de Marte colisionó con la tierra y fue recolectado en 1984 en la región de Allan Hills de la Antártida ^[1] y así designado ALH84001. Un asteroide probablemente colisionó con Marte, rompiendo el trozo que rodeó el sol durante eones antes de chocar con la tierra como un meteorito. El meteorito contenía HAP (Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos) que contenían anillos de seis átomos de carbono, fusionados entre sí en matrices como las que se muestran a continuación. El benzo-α-pireno se forma cuando la carne es asada (puede ser carcinógena) y el antraceno se encuentra en el carbón como reliquia de su origen biológico.

Dos HAP: (izquierda) Antraceno y (derecha) Benzo-alfa-pireno

Tenga en cuenta que estos compuestos orgánicos tienen números pares de átomos de carbono (un signo de origen biótico). Se consideran orgánicos porque contienen cadenas de carbono y átomos de hidrógeno (los átomos de H no se muestran en la figura por convención; los químicos orgánicos saben que debe haber átomos de hidrógeno donde sea necesario para hacer un total de cuatro enlaces a cada carbono). Los enlaces carbono-carbono son bastante fuertes, permitiendo la formación de cadenas largas a las que se pueden unir ramas laterales y una variedad de grupos funcionales. De ahí que el número de estructuras moleculares que pueden ser adoptadas por los compuestos orgánicos es extremadamente grande. Los HAP son hidrocarburos porque contienen solo carbono e hidrógeno, como el hidrocarburo etano más simple (que se muestra a continuación). Los hidrocarburos se clasifican además como alcanos, cicloalcanos, compuestos aromáticos, alquenos y alquinos,

Los compuestos orgánicos a menudo también contienen oxígeno, nitrógeno y pequeñas proporciones de otros elementos. Los elementos de adición distintos del carbono y el hidrógeno crean diferentes clases de compuestos orgánicos. Por ejemplo, los alcoholes contienen el grupo -OH, como se muestra a continuación en etanol (alcohol para beber).

El meteorito ALH84001 también contenía minerales carbonatados (como el CaCo ₃), que no son orgánicos, sino que son materia de estalactitas que se forman cuando el agua disuelve el dióxido de carbono y pasa a través de grietas en las rocas. Dado que el agua puede ser un requisito previo de la vida, los carbonatos se consideran un biomarcador, especialmente en las formas que se encuentran en ALH84001, que recuerdan a los fósiles celulares. Los carbonatos no se consideran orgánicos, porque no contienen átomos de carbono unidos entre sí como se describió anteriormente. Los carbonatos son compuestos iónicos inorgánicos típicos.

ALH84001 Estructuras [4]

Varios otros tipos de pruebas, entre ellas las estructuras que se muestran en la figura, convencieron a David McKay y a sus colaboradores de la NASA para que afirmaran “Aunque existen explicaciones alternativas para cada uno de estos fenómenos tomadas individualmente, cuando se consideran colectivamente, particularmente en vista del heredero espacial asociación, concluimos que son evidencia de vida primitiva a principios de Marte”. ^[5]

Muchos escépticos, en particular el paleonólogo J. William Schopf, señalaron que los “compuestos orgánicos” provienen de fuentes distintas a los organismos (vida), y a menudo son creados por procesos abióticos, al igual que las rocas carbonatadas. Además, todos los meteoritos, cuando se inspeccionan cuidadosamente, muestran signos de vida, porque son colonizados casi de inmediato por la biota terrestre. Al final, el meteorito no tenía pruebas convincentes de por vida.

Compuestos orgánicos abióticos

Existen varios marcadores reveladores que distinguen compuestos abióticos “orgánicos”, como los que se sintetizan en el laboratorio o bajo las condiciones extremas que se encuentran en la mayoría de los planetas donde la vida tal como la conocemos no puede sobrevivir: ^[6],

1. La presencia de una distribución suave de compuestos orgánicos en una muestra, por ejemplo, un equilibrio de números pares versus impares de átomos de carbono en alcanos (los seres vivos producen principalmente compuestos con números pares de carbonos, debido al mecanismo de síntesis biológica).
2. La presencia de todas las estructuras posibles, patrones, isómeros y estereoisómeros en un subconjunto de compuestos como los aminoácidos. (La materia viva tiende a seleccionar solo ciertos aminoácidos (necesitamos 20 aminoácidos esenciales, pero se conocen cientos)
3. Un equilibrio de enantiómeros observados (la vida produce moléculas “zurdas” de algunos tipos (como aminoácidos), y/o moléculas “diestras” de otros (como azúcares).
4. La falta de agotamiento o enriquecimiento de ciertos isótopos con respecto a la relación isotópica normalmente esperada. (Los seres vivos normalmente concentran los isótopos naturales de menor masa por el "efecto isótopo cinético “).

Otros biomarcadores

Las agrupaciones únicas de átomos como el grupo -OH en los alcoholes mencionados anteriormente, se denominan grupos funcionales. Los grupos funcionales determinan las propiedades químicas y físicas de las moléculas orgánicas. Los seres vivos se caracterizan por la implicación de moléculas que contienen el grupo funcional carbonilo (-C=O) ^[7] que aparece en aldehídos y cetonas, así como en ácidos carboxílicos y ésteres. Los compuestos orgánicos de nitrógeno como aminoácidos y nucleótidos también se encuentran casi universalmente en los seres vivos terran. Se han detectado aminoácidos en cometas ^[8].

Vida Extraña

Es posible que la vida en otros lugares (la vida “no terrana” es el término de la NASA ^[9]) pueda ser completamente diferente, y una conferencia de la NASA sobre “Vida extraña” ^[10] exploró otras posibilidades de lo que “orgánico” podría significar en otras partes del universo. La vida extraterrestre es estudiada por “Astrobiólogos” o “Exobiólogos” (trabajando con astrónomos en la NASA ^[11]). Los astrónomos interesados en la vida no terrana necesitan comprender los tipos de moléculas orgánicas que se encuentran en la Tierra, sus propiedades que las hacen útiles en los seres vivos, y en qué se diferencian estas propiedades de otras clases de sustancias.

Propiedades Físicas

Las propiedades físicas macroscópicas, como los puntos de fusión y ebullición, dependen de las fuerzas que mantienen unidas las partículas microscópicas. En el caso de moléculas cuyos átomos están conectados por enlaces covalentes, tales fuerzas intermoleculares pueden ser de tres tipos. Todas las moléculas son atraídas juntas por las débiles fuerzas londinenses. Estos dependen de la polarización instantánea y del aumento de la fuerza con el tamaño de la nube de electrones moleculares. Cuando una molécula contiene átomos cuyas electronegatividades difieren significativamente y los dipolos de enlace resultantes no cancelan los efectos de los demás, ocurren fuerzas dipolares. Esto da como resultado puntos de fusión y ebullición más altos que para las sustancias no polares.

El tercer tipo de fuerza intermolecular, el enlace de hidrógeno, ocurre cuando una molécula contiene un átomo de hidrógeno conectado a una pareja altamente electronegativa. La otra molécula debe contener un átomo electronegativo, como flúor, oxígeno o nitrógeno, que tiene un par solitario. Aunque cada enlace de hidrógeno es débil en comparación con un enlace covalente, un gran número de enlaces de hidrógeno puede tener efectos muy significativos. Un ejemplo de esto está en las propiedades del agua. Este líquido altamente inusual juega un papel importante en hacer que los sistemas vivos y el medio ambiente de la tierra se comporten como lo hacen.

Referencias

1. Hazen R.M. "Génesis: La búsqueda científica del origen de la vida “, Joseph Henry Press, Washington, DC, 2007, p. 33
2. es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburos policíclicos
3. es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburos policíclicos
4. es.wikipedia.org/wiki/Exobiología
5. Hazen R.M. "Génesis: La búsqueda científica del origen de la vida “, Joseph Henry Press, Washington, DC, 2007, p. 35
6. “Explorando Ambientes Orgánicos en el Sistema Solar Explorando Ambientes Orgánicos en el Sistema Solar Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina. 2007. Explorando Ambientes Orgánicos en el Sistema Solar [books.nap.edu]
7. Los límites de la vida orgánica en los sistemas planetarios (descarga gratuita) astrobiology.nasa.gov/documentos-y-reportes/
8. astrobiology.nasa.gov/article... lock-in-comet/
9. Los límites de la vida orgánica en los sistemas planetarios (descarga gratuita) astrobiology.nasa.gov/documentos-y-reportes/
10. Los límites de la vida orgánica en los sistemas planetarios (descarga gratuita) astrobiology.nasa.gov/documentos-y-reportes/
11. NASA [astrobiology.nasa.gov]
12. Corechem:Propiedades de Compuestos Orgánicos y Otras Sustancias Covalentes