Azúcares, ‘goma’ y polvo de estrellas son hallados en las muestras del asteroide Bennu de la NASA

El asteroide Bennu continúa aportando nuevas pistas a las preguntas más importantes de los científicos sobre la formación del sistema solar primitivo y los orígenes de la vida. Como parte del estudio en curso de las muestras intactas traídas a la Tierra por la nave espacial Orígenes, Interpretación Espectral, Identificación de Recursos y Seguridad – Explorador de Regolito (OSIRIS-REx, por sus siglas en inglés) de la NASA, tres nuevos artículos publicados el 2 de diciembre por las revistas científicas Nature Geosciences y Nature Astronomy presentan descubrimientos extraordinarios: azúcares esenciales para la biología, una sustancia similar a la goma nunca antes vista en los astromateriales, y una abundancia inesperadamente grande de polvo producido por la explosión de supernovas.

Azúcares esenciales para la vida

Un grupo de investigadores dirigidos por Yoshihiro Furukawa, de la Universidad de Tohoku en Japón, encontraron azúcares esenciales para la biología de la Tierra en las muestras de Bennu, y han detallado sus hallazgos en la revista científica Nature Geoscience. Se encontró ribosa de azúcar de cinco átomos de carbono y, por primera vez en una muestra extraterrestre, glucosa de seis átomos de carbono. Aunque estos azúcares no son evidencia de vida, su detección, junto con detecciones previas de aminoácidos, nucleobases y ácidos carboxílicos en muestras de Bennu, muestran que los componentes básicos de las moléculas biológicas estaban muy extendidos en todo el sistema solar.

Para la vida en la Tierra, los azúcares de desoxirribosa y ribosa son componentes básicos clave del ADN y el ARN, respectivamente. El ADN es el principal portador de información genética en las células. El ARN cumple numerosas funciones y la vida tal como la conocemos no podría existir sin él. La ribosa en el ARN es utilizada en la “columna vertebral” del azúcar-fosfato de la molécula que conecta una serie de nucleobases portadoras de información.

“Las cinco nucleobases utilizadas para formar tanto el ADN como el ARN, junto con los fosfatos, ya han sido halladas en las muestras de Bennu traídas a la Tierra por OSIRIS-Rex”, dijo Furukawa. “El nuevo descubrimiento de ribosa significa que todos los componentes para formar la molécula de ARN están presentes en Bennu”.

El descubrimiento de ribosa en muestras de asteroides no es una total sorpresa. Anteriormente se ha encontrado ribosa en dos meteoritos recuperados en la Tierra. Lo importante de las muestras de Bennu es que los investigadores no encontraron desoxirribosa. Si Bennu sirve de indicación, esto significa que la ribosa puede haber sido más común que la desoxirribosa en los entornos del sistema solar primitivo.

Los investigadores creen que la presencia de ribosa y la falta de desoxirribosa respaldan la hipótesis del “mundo del ARN”, donde las primeras formas de vida dependían del ARN como molécula principal para almacenar información y para impulsar las reacciones químicas necesarias para la supervivencia.

“La vida actual se basa en un sistema complejo organizado principalmente por tres tipos de biopolímeros funcionales: ADN, ARN y las proteínas”, explica Furukawa. “Sin embargo, la vida primitiva podría haber sido más simple. El ARN es el principal candidato para ser el primer biopolímero funcional porque puede almacenar información genética y catalizar muchas reacciones biológicas”.

Las muestras de Bennu también contenían una de las formas más comunes de “alimento” (o energía) utilizadas por la vida en la Tierra: la glucosa de azúcar, lo cual es la primera evidencia de que una fuente de energía importante para la vida tal como la conocemos también estaba presente en el sistema solar primitivo.

Un ‘chicle’ antiguo y misterioso

Un segundo artículo publicado en la revista científica Nature Astronomy, bajo la dirección de Scott Sandford del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, y Zack Gainsforth de la Universidad de California en Berkeley, revela un material similar a la goma en las muestras de Bennu, algo nunca antes visto en las rocas espaciales y que podría haber ayudado a preparar las condiciones en la Tierra para que emergieran los ingredientes de la vida. Esta sorprendente sustancia probablemente se formó en los comienzos del sistema solar, a medida que el joven asteroide originario de Bennu se calentaba.

Alguna vez suave y flexible, pero endurecida desde entonces, esta antigua “goma espacial” consiste en materiales similares a polímeros extremadamente ricos en nitrógeno y oxígeno. Tales moléculas complejas podrían haber proporcionado algunos de los precursores químicos que ayudaron a desencadenar la vida en la Tierra. Encontrarlas en las muestras intactas de Bennu es importante para los científicos que estudian cómo comenzó la vida y si esta existe más allá de nuestro planeta.

“En este asteroide primitivo que se formó en los albores del sistema solar, estamos viendo eventos cerca del comienzo del principio». SCOTT SANDFORD Astrofísico, Centro de Investigación Ames de la NASA

El asteroide ancestral de Bennu se formó a partir de materiales en la nebulosa solar —la nube giratoria de gases y polvo que dio lugar al sistema solar— y contenía una variedad de minerales y hielos. A medida que el asteroide comenzó a calentarse, debido a la radiación natural, se formó un compuesto llamado carbamato mediante un proceso que utilizaba amoníaco y dióxido de carbono. El carbamato es soluble en agua, pero sobrevivió el tiempo suficiente para polimerizarse, reaccionando consigo mismo y con otras moléculas para formar cadenas más grandes y complejas impermeables al agua. Esto sugiere que se formó antes de que el cuerpo celeste originario se calentara lo suficiente como para convertirse en un entorno acuoso.

“Con esta extraña sustancia estamos observando, posiblemente, una de las primeras alteraciones de materiales que ocurrieron en esta roca”, dijo Sandford. “En este asteroide primitivo que se formó en los albores del sistema solar, estamos viendo eventos cerca del comienzo del principio”.

Usando un microscopio infrarrojo, el equipo de Sandford seleccionó granos inusuales ricos en carbono que contenían abundante nitrógeno y oxígeno. Luego comenzaron lo que Sandford llama una “herrería a nivel molecular”, utilizando la Fundición Molecular del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) en Berkeley, California. Aplicando capas ultrafinas de platino, reforzaron una partícula, soldaron una aguja de tungsteno para levantar el pequeño grano y cortaron una lámina del fragmento usando un haz enfocado de partículas con carga eléctrica.

Cuando la partícula era mil veces más delgada que un cabello humano, analizaron su composición utilizando microscopía electrónica en la instalación de la Fundición Molecular, y espectroscopía de rayos X en la instalación de Fuente de Luz Avanzada (ALS, por sus siglas en inglés) del Berkeley Lab. La alta resolución espacial y los sensibles haces de rayos X de la ALS permitieron realizar un análisis químico sin precedentes.

“Sabíamos que habíamos hallado algo extraordinario en el instante en que las imágenes comenzaron a aparecer en el monitor”, dijo Gainsforth. “Era algo que nunca habíamos visto, y durante meses nos consumieron los datos y las teorías mientras intentábamos comprender qué era y cómo podría haber llegado a existir”.

El equipo llevó a cabo una serie de experimentos para examinar las características del material. A medida que surgieron los detalles, la evidencia sugirió que la extraña sustancia se había depositado en capas sobre granos de hielo y minerales presentes en el asteroide.

También era flexible: un material maleable, similar a un chicle, o goma, masticado o incluso a un plástico blando. De hecho, durante su trabajo con las muestras, los investigadores observaron que el extraño material era plegable y se le hacían hoyuelos cuando se aplicaba presión. La sustancia era translúcida y la exposición a la radiación la hacía quebradiza, como una silla de jardín que ha pasado demasiados años a la intemperie.

“Al observar su composición química, vemos los mismos tipos de grupos químicos que se producen en el poliuretano en la Tierra”, dijo Sandford, “haciendo que este material de Bennu sea algo parecido a un ‘plástico espacial’”.

Sin embargo, el material de este asteroide antiguo no es simplemente poliuretano, el cual es un polímero organizado. Este tiene más “conexiones aleatorias y una composición de elementos que difiere de una partícula a otra”, dijo Sandford. Pero la comparación subraya la sorprendente naturaleza de este material orgánico descubierto en las muestras del asteroide obtenidas por la NASA, y el equipo de investigación tiene como objetivo someterlo a más análisis.

Al buscar pistas sobre lo que sucedió hace mucho tiempo, en lo profundo de un asteroide, los científicos pueden comprender mejor el joven sistema solar, revelando los precursores y los ingredientes de la vida que ya contenía, y hasta qué punto esas materias primas pueden haberse dispersado, gracias a asteroides como Bennu.

Abundante polvo de supernova

Otro artículo publicado en la revista científica Nature Astronomy, dirigido por Ann Nguyen del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, analizó los granos presolares (polvo de estrellas anteriores a nuestro sistema solar) hallados en dos tipos de rocas diferentes en las muestras de Bennu, a fin de obtener más información acerca del lugar donde se formó el cuerpo celeste que le dio origen y cómo este fue alterado por los procesos geológicos. Se cree que, de manera general, el polvo presolar estaba bien mezclado a medida que se formaba nuestro sistema solar. Las muestras tenían seis veces la cantidad de polvo de supernova hallada en cualquier otro astromaterial que se haya estudiado, lo que sugiere que el cuerpo originario del asteroide se formó en una región del disco protoplanetario enriquecida con el polvo de estrellas moribundas.

El estudio también revela que, si bien el asteroide originario de Bennu experimentó una amplia alteración por los fluidos, dentro de las muestras todavía quedan bolsas de materiales menos alterados que aportan información sobre su origen.

“Estos fragmentos retienen una mayor abundancia de materia orgánica y granos de silicato presolar, los cuales se sabe que pueden ser destruidos fácilmente por la alteración acuosa en los asteroides”, dijo Nguyen. “Su conservación en las muestras de Bennu fue una sorpresa e ilustra que algo del material escapó a las alteraciones en el cuerpo originario. Nuestro estudio revela la diversidad de materiales presolares que el cuerpo precursor acumuló a medida que se iba formando”.

El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA proporcionó la gestión general de la misión, la ingeniería de sistemas y la garantía y seguridad de la misión OSIRIS-REx. Dante Lauretta, de la Universidad de Arizona en Tucson, es el investigador principal. La universidad dirige el equipo científico y la planificación y el procesamiento de datos de las observaciones científicas de la misión. Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado, construyó la nave espacial y proporcionó las operaciones de vuelo. El centro Goddard y KinetX Aerospace fueron responsables de la navegación de la nave espacial OSIRIS-REx. La curaduría de OSIRIS-REx se lleva a cabo en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. Las asociaciones internacionales para esta misión incluyen el instrumento de altímetro láser de OSIRIS-REx de la CSA (Agencia Espacial Canadiense) y la colaboración científica para las muestras del asteroide con la misión Hayabusa2 de la JAXA (Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial). OSIRIS-REx es la tercera misión del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, el cual es gestionado por el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington.