Cuando partículas diminutas entran en la atmósfera de la Tierra, una serie de reacciones químicas descritas recientemente pueden conducir a la producción de moléculas que contienen fósforo que son esenciales para los procesos biológicos.
Crédito: Malcol, CC BY 3.0.
Cuando la Tierra se formó hace 4.500 millones de años, el fósforo presente probablemente se hundió en el núcleo fundido debido a las distintas propiedades químicas del elemento. Sin embargo, el fósforo es esencial para la vida; se encuentra en el ADN, el ARN y otras moléculas biológicas importantes. Por lo tanto, es probable que el fósforo que hizo posible la vida fuera entregado a la superficie de la Tierra desde orígenes extraterrestres, y estudios previos han sugerido meteoritos como fuentes potenciales.
Ahora, Plane et al. presentan un nuevo análisis que sugiere que partículas extraterrestres mucho más pequeñas conocidas como ‘polvo cósmico‘ pueden entregar fósforo a la atmósfera de la Tierra, donde una serie de reacciones químicas reempaqueta el elemento en formas biológicamente útiles, es decir, fosfitos y fosfatos metálicos, que eventualmente se asientan en la superficie de la Tierra.
Al entrar en la atmósfera, la fricción del aire hace que el polvo cósmico se someta a un proceso de vaporización y fusión conocido como ablación. La nueva investigación se basa en trabajos anteriores en los que se calentaron rápidamente fragmentos meteóricos del tamaño de polvo cósmico para simular la ablación y se detectó la liberación de moléculas que contienen fósforo. El modelado computacional de este proceso proporcionó más apoyo al polvo cósmico como una fuente importante de fósforo en la superficie de la Tierra.
La investigación y las predicciones sugeridas por los investigadores
Los investigadores construyeron una red de reacciones químicas que describen el proceso específico por el cual la ablación del polvo cósmico podría producir moléculas de fósforo biológicamente útiles. Para hacerlo, combinaron resultados del mundo real de estudios de laboratorio de reacciones químicas con predicciones teóricas de reacciones que aún no se han estudiado en el laboratorio. Luego, los investigadores incorporaron la red de reacción en un modelo climático global.
La red de reacción y las simulaciones del modelo proporcionan un nuevo soporte para la ablación del polvo cósmico y las reacciones químicas subsiguientes como fuente de formas de fósforo biológicamente útiles. Estas moléculas se incorporan en diminutas partículas de «humo meteórico» que se asientan en la superficie de la Tierra. Los autores sugieren que las partículas podrían ser un suministro significativo y continuo de fósforo para la vida en la Tierra.
Además, los investigadores predicen qué regiones, por año, podrían recibir la mayor cantidad de fósforo entregado por el polvo cósmico, en particular, las Montañas Rocosas del norte, el Himalaya y los Andes del sur. También predicen que una estrecha capa atmosférica de OPO, una molécula que contiene fósforo, podría rodear la Tierra a 90 kilómetros sobre su superficie.
Mirando hacia el futuro
La investigación futura podría confirmar la existencia de la capa predicha. Los investigadores también podrían explorar el posible papel del fósforo entregado por el polvo cósmico durante el surgimiento de la vida en la Tierra, cuando cantidades limitadas de fósforo podrían haber limitado la actividad biológica. (Journal of Geophysical Research: Space Physics, https://doi.org/10.1029/2021JA029881, 2021).
Fuente: Eos, Magazine of the American Geophysical Union (AGU).
Artículo original: Stanley, S. (2021), Cosmic dust may be key source of phosphorus for life on Earth, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO210615. Publicado el 17 de Noviembre de 2021.
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