El papel de los rayos en hacer que el nitrógeno esté disponible para la vida en la Tierra puede haber sido relativamente efímero, según un nuevo estudio dirigido por investigadores del Centro de Ciencias de Exoplanetas de la Universidad de St Andrews.
Aunque se ha invocado a los rayos como una fuente importante de nitrógeno biodisponible para la vida en la Tierra primitiva, la nueva investigación, publicada en la revista Nature Geoscience, muestra que la biosfera de nuestro planeta natal se independizó rápidamente de esta fuente de nutrientes.
Estos resultados también ayudarán a identificar la fuente de los depósitos de nitrato en Marte y posiblemente en otros planetas y lunas de nuestro sistema solar.
El nitrógeno es un elemento clave para el origen y evolución de la vida tal como la conocemos. Al igual que hoy, el nitrógeno en la atmósfera de la Tierra primitiva estaba presente principalmente en forma de moléculas de N2 no reactivas, lo que negaba a los organismos un fácil acceso a este recurso.
Algunos microorganismos son capaces de convertir el gas N2 en formas biodisponibles como el amonio, pero antes de la aparición de este metabolismo, los procesos energéticos como los rayos deben haber sido los responsables de romper estas moléculas de N2.
Para investigar cómo los rayos pueden hacer que el nitrógeno esté disponible para la vida, investigadores de la Universidad de St Andrews, junto con colegas del Instituto de Investigación Espacial (IWF) de la Academia de Ciencias de Austria en Graz y de la Universidad de Brown en los EE. UU., realizaron una serie de Experimentos de descarga de chispa.
Llenaron frascos de vidrio con agua y diferentes mezclas de gases, que se asemejaban a las atmósferas de la Tierra moderna y primitiva, y luego sometieron estas mezclas de gases a una descarga eléctrica de casi 50.000 voltios. Después de los experimentos, los científicos midieron la composición de la mezcla de gas y agua y detectaron concentraciones crecientes de óxido nítrico, nitrito y nitrato.
Patrick Barth, primer autor de este estudio y Ph.D. estudiante del St Andrews Center for Exoplanet y el IWF, dijo: “Nuestros resultados muestran que los rayos pueden producir óxidos de nitrógeno de manera eficiente en la atmósfera rica en CO2 que probablemente existió en la Tierra primitiva. Esto proporciona una fuente potencial de nutrientes para la vida en ese momento y en planetas fuera de nuestro sistema solar”.
Sin embargo, la composición isotópica que los investigadores encontraron en sus experimentos con chispas no coincide con la del nitrógeno archivado en el registro de rocas de la Tierra primitiva. Esta discrepancia sugiere que los rayos no fueron una fuente importante de nitrógeno a medida que evolucionó la vida microbiana.
En cambio, estos resultados proporcionan otra prueba de que los microorganismos han podido convertir el gas N2 en formas biodisponibles durante más de tres mil millones de años.
Sin embargo, hay algunas muestras de rocas del Isua Greenstone Belt en Groenlandia que tienen casi 3.800 millones de años y cuya composición isotópica podría explicarse potencialmente por las contribuciones de nitrógeno de los rayos.
La Dra. Eva Stüeken, de la Facultad de Ciencias Ambientales y de la Tierra de la Universidad de St Andrews, y miembro del Centro de Ciencias de Exoplanetas de St Andrews, dijo: “Esto sugiere que los rayos pueden haber sustentado la vida más antigua en la Tierra. Ahora que sabemos han establecido la firma isotópica de un rayo, puede ayudar a investigar el origen de los depósitos de nitrato en Marte”.
Para comunicar el impacto de los hallazgos, el equipo ha colaborado con artistas para crear una exposición, que incluye un video de Patrick Barth sobre el papel de los rayos en los exoplanetas. La investigación también inspiró una historia corta, “A Spark in a Flask”, publicada en la antología de ciencia ficción “Around Distant Suns”, que cuenta la historia de un robot que se ocupa de los experimentos con chispas en la Luna.
La profesora Christiane Helling, cofundadora del St Andrews Center for Exoplanet Science y directora de IWF, dijo: “Para comunicar nuestra ciencia, es importante reflejar la extraordinaria singularidad de la atmósfera terrestre en el contexto astronómico”.
Con información de Nature
