SCOPERTI COMPOSTI ORGANICI DELL’AZOTO

La meteorite Allan Hills svela la storia di Marte

Un team di scienziati guidati da Mizuho Koike della Jaxa, l’agenzia spaziale giapponese, ha trovato composti organici contenenti azoto in minerali carbonatici presenti all'interno di Hallan Hills, una meteorite marziana risalente all’era geologica del Noachiano. Il risultato suggerisce che un tempo Marte fosse umido e ricco di materia organica, probabilmente abitabile e idoneo a sostenere la vita

     04/05/2020
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A sinistra, un frammento della meteorite marziana Allan Hills 84001. Adestra, un ingrandimento del riquadro presente nell’immagine a sinistra. Mostra i grani carbonatici analizzati nello studio. Crediti: Koike et al. 2020, Nature Communications

Per decenni gli scienziati hanno cercato di capire se su Marte ci sono composti organici. Alcune missioni di esplorazione spaziale, come Curiosity e Viking, hanno trovato prove della loro presenza. Tuttavia, poco si sa circa la loro origine, la loro distribuzione e conservazione e, soprattutto, la loro possibile relazione con un’eventuale attività biologica sul pianeta.

La risposta a queste domande potrebbe trovarsi nelle meteoriti marziane, frammenti della superficie del pianeta espulsi nello spazio da impatti meteorici e poi giunte sulla Terra.

Una di queste è la meteorite Allan Hills 84001. Il corpo roccioso, che prende il nome della regione antartica dove è stata trovata nel 1984, contiene minerali carbonatici di colore arancione che si ritiene siano stati intrappolati al suo interno durante la precipitazione dall’acqua salmastra – una volta abbondante sul Pianeta rosso – quasi 4 miliardi di anni fa, nel Noachiano, l’era geologica alla quale la meteorite risale. E poiché questi minerali testimonierebbero la presenza di un ambiente ricco d’acqua, studi sulla chimica di queste rocce – conservate nel sottosuolo di Marte prima di essere consegnate sulla Terra, circa 15 milioni di anni fa – sono fondamentali per trovare eventuali molecole organiche, a sostegno dell’ipotesi che sul pianeta potrebbe essere esistita qualche forma di vita.

I grani di Carbonato estratti dalla meteorite Alh 84001, a sinistra, e gli spettri risultanti dall’analisi spettroscopica, a destra. Crediti: Koike et al. 2020, Nature Communications

Studi come quello che ha condotto il team congiunto di scienziati dell’Earth-Life Science Institute (Elsi) e della Jaxa (l’agenzia spaziale giapponese) che, utilizzando una sofisticata tecnica spettroscopica per studiare questi carbonati, ha trovato per la prima volta le firme di gruppi chimici funzionali (parti della struttura di una molecola) contenenti azoto, un elemento alla base delle tre macromolecole biologiche essenziali per la vita: proteine, Dna e Rna.

I risultati dello studio, riportati in un articolo pubblicato su Nature Communications, mostrano la presenza di cinque gruppi chimici contenenti azoto: il gruppo iminico, il nitrile, il piridinico, l’ammidico e l’amminico – tutti presenti nelle molecole organiche. Quello amminico, per fare un esempio, è presente anche nelle proteine. I ricercatori hanno inoltre constatato che la presenza nitrato, uno dei composti ossidanti riscontrati attualmente su Marte, era insignificante, suggerendo che in passato l’ambiente fosse meno ossidante di quanto non sia oggi.

Cosa abbiano fatto i ricercatori per ottenere questi risultati può essere così riassunto: utilizzando un particolare nastro bi-adesivo d’argento, hanno prima prelevato dalla meteorite minuscoli grani di carbonato spessi quanto un capello umano. A questo punto, utilizzando un fascio ionico focalizzato (una tecnica usata per rimuovere particelle micro e nanometriche da un oggetto), hanno rimosso eventuali contaminanti di superficie. Infine, l’analisi spettroscopia con la tecnica spettroscopica Xanes – descritta per la prima volta dall’italiano Antonio Bianconi – ha permesso loro di rilevare la presenza dell’azoto e  la forma nella quale si trovava.

Rappresentazione schematica dei possibili meccanismi che circa 4 miliardi di anni fa hanno portato alla fissazione dell’azoto molecolare nella materia organica intrappolata e conservata successivamente nei carbonati per un lungo periodo di tempo prima di giungere sulla Terra attraverso le meteoriti. Crediti: Koike et al. 2020, Nature Communications

Il tutto è avvenuto in una camera bianca progettata per mantenere livelli estremamente bassi di polvere, organismi dispersi nell’aria o particelle vaporizzate, allo scopo di minimizzare la possibilità di contaminazione del materiale organico extraterrestre – in studi come questo un serio problema. Gli scienziati sono così giunti a concludere che quelle rilevate nella meteorite sono, molto probabilmente, molecole organiche contenenti azoto di origine marziana.

Ma da dove vengono vengono questi composti organici contenenti azoto?

«Ci sono due possibilità principali: o provengono da fuori, o si sono formati su Marte», dice Atsuko Kobayashi, ricercatrice all’Earth-Life Science Institute (ELSI) e co-autrice dello studio. «Nel primo caso, quando il Sistema solare si è formato, Marte potrebbe essere stato inondato da quantità significative di materia organica proveniente, per esempio, da meteoriti ricche di carbonio, comete e polveri, che potrebbe essersi disciolta nell’acqua marziana per poi essere intrappolata all’interno dei carbonati».

«In alternativa», aggiunge la ricercatrice della Jaxa Mizuho Koike, «i composti organici contenenti azoto potrebbero essere stati prodotti da reazioni chimiche avvenute in loco».

In entrambi i casi, i risultati mostrano che su Marte – prima che diventasse il pianeta che conosciamo oggi – c’era azoto organico, la cui produzione ha richiesto l’azotofissazione abiotica, o forse biotica. Insomma, concludono i ricercatori, Marte potrebbe essere stato più simile alla Terra: meno ossidante, umido, e ricco di materia organica. E forse, più che “rosso”, era “blu”. Ulteriori informazioni sul ciclo dell’azoto marziano saranno acquisite dalle future missioni, come Martian Moons eXploration, Mars Sample Return e Mars 2020 (con lo strumento Rimfax di Perseverance), nonché da ulteriori studi avanzati sulle meteoriti marziane.

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