Les comètes criant à travers l'atmosphère de la Terre primitive à des dizaines de milliers de kilomètres à l'heure contenaient probablement des quantités mesurables d'acides aminés formant des protéines. Lors de l'impact, ces acides aminés se sont auto-assemblés en structures aromatiques contenant de l'azote beaucoup plus grandes qui sont probablement des constituants des biomatériaux polymères.

C'est la conclusion d'une nouvelle étude menée par des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) qui ont exploré l'idée que les pressions et températures extrêmement élevées induites par l'impact des chocs peuvent provoquer la condensation de petites biomolécules en composés plus gros qui construisent la vie. La recherche paraît dans la revue Sciences chimiques et sera mis en évidence sur la couverture arrière d'un prochain numéro.

La glycine est l'acide aminé protéique le plus simple et a été détectée dans des échantillons de poussière cométaire et d'autres matériaux glacés astrophysiques. Cependant, le rôle que la glycine extraterrestre a joué dans les origines de la vie est en grande partie inconnu, en partie parce que l'on sait peu de choses sur sa capacité de survie et sa réactivité lors d'un impact avec une surface planétaire.

Pour répondre à cette question, l'équipe LLNL a utilisé des simulations quantiques pour modéliser des mélanges eau-glycine dans des conditions d'impact atteignant 480, 000 atmosphères de pression et plus de 4, 000 degrés Fahrenheit (approximation des pressions et températures probables d'un impact planétaire). La chaleur et la pression intenses ont provoqué la condensation des molécules de glycine en amas riches en carbone qui avaient tendance à présenter un aspect diamanté, géométrie tridimensionnelle.

Lors de l'expansion et du refroidissement aux conditions ambiantes, ces grappes se sont réarrangées chimiquement au fur et à mesure qu'elles se dépliaient en un certain nombre de grands, molécules planes. Beaucoup de ces molécules étaient des hydrocarbures aromatiques polycycliques contenant de l'azote (NPAH), qui peuvent être plus grandes et plus complexes chimiquement que celles formées dans d'autres scénarios de synthèse prébiotique. Un certain nombre de produits prédits avaient différents groupes fonctionnels et des régions liées intégrées semblables à des chaînes d'acides aminés (également appelés oligo-peptides). D'autres petites molécules organiques ayant une pertinence prébiotique devraient également se former, y compris les produits métaboliques connus, comme la guanidine, l'urée et l'acide carbamique.

"Les NPAH sont d'importants précurseurs prébiotiques dans la synthèse des nucléobases et pourraient constituer d'importants intermédiaires d'aérosols dans l'atmosphère de Titan (la plus grande lune de Saturne), " a déclaré Matthew Kroonblawd, scientifique du LLNL, auteur principal de l'étude. "Les produits de récupération prédits par notre étude auraient pu être une première étape dans la création de matériaux biologiquement pertinents avec une complexité accrue, tels que les polypeptides et les acides nucléiques lors de l'exposition aux conditions difficiles probablement présentes sur l'ancienne Terre et d'autres planètes et lunes rocheuses."

« Nous avons utilisé une approche de dynamique moléculaire quantique à haut débit pour déterminer les tendances chimiques dominantes de précurseurs simples de la vie comme les acides aminés dans l'impact des mélanges glacés astrophysiques, " a déclaré Nir Goldman, scientifique du LLNL, un co-auteur de l'étude. "Notre travail présente une nouvelle voie de synthèse pour les grosses molécules comme les NPAH et met en évidence l'importance à la fois du chemin thermodynamique et de l'auto-assemblage chimique local dans la formation d'espèces prébiotiques lors de la synthèse de choc."

« Au-delà de l'impact scientifique plus large de cette recherche, notre travail souligne également l'importance de générer des données statistiquement significatives lors de l'étude de phénomènes aussi complexes, " a déclaré Rebecca Lindsey, scientifique du LLNL, également co-auteur de l'étude.