Los meteoritos son fragmentos de asteroides (y,
potencialmente, cometas) que llegan intactos a la superficie de la Tierra. Son
restos de la formación del sistema solar y proporcionan pistas sobre su
historia en las moléculas que contienen. Gracias al trabajo de IBM Research en
colaboración con un equipo multinacional de investigadores -publicado en Meteoritics and Planetary Science- ahora podemos leer esas
pistas un poco mejor.
La mayoría de los meteoritos primitivos se han mantenido
prácticamente sin cambios desde su formación hace miles de millones de años.
Son como máquinas del tiempo que nos dan acceso al pasado remoto cuando
surgieron los planetas que orbitan alrededor del Sol. Parte de la carga que
llevan los meteoritos es materia orgánica, que podría haber llegado a la Tierra
primitiva y jugado un papel en el origen de la vida.
Investigadores de IBM
Research publicaron un estudio1 sobre la materia orgánica en los
meteoritos utilizando, por primera vez, microscopía de fuerza atómica (AFM, por sus siglas en inglés) de ultra alta resolución. El equipo examinó muestras
del famoso meteorito Murchison, que cayó en la pequeña ciudad australiana del
mismo nombre en septiembre de 1969, y aprovecharon la fortaleza única de AFM
para visualizar e identificar moléculas individuales. Sus hallazgos -obtenidos
por un grupo multinacional de investigadores, incluido el equipo de IBM Research en Zurich, Suiza-, proporcionan una prueba
de concepto que muestra que AFM puede resolver e identificar moléculas
individuales de origen meteorítico.
La capacidad de AFM para identificar una sola molécula
significa que puede detectar rastros de sustancias que pasarían desapercibidas
por otras técnicas. Esta fortaleza se vuelve más importante cuando la muestra
es escasa, como en el caso de los meteoritos, y más aún para los materiales que
regresan con las misiones espaciales.
Detrás de las primeras
imágenes de moléculas extraterrestres
Hace unos 12 años, el equipo de IBM avanzó en el uso de
AFM para resolver moléculas individuales con resolución atómica2. Al
estudiar muestras relacionadas con el petróleo crudo y el hollín, que contienen
una gran diversidad de moléculas, comenzaron a aprovechar la sensibilidad de
molécula individual de AFM.
Una de sus esperanzas era resolver moléculas individuales
de origen extraterrestre, así que comenzaron a buscar posibles muestras que
pudieran investigar, así como colaboradores con experiencia en meteoritos que
los ayuden a obtener las muestras correctas, a interpretar sus resultados y
compararlos con lo que se sabe sobre las moléculas en los meteoritos a partir de
otras técnicas. Eso los llevó a Scott Sandford y Aaron Burton de la NASA,
Henderson Cleaves del Instituto de Tecnología de Tokio y a Gregoire Danger de
la Universidad de Aix-Marseille.
En sus primeros experimentos intentaron estudiar
moléculas sublimadas directamente de polvo de meteorito sin procesar. Eso fue
un desafío porque los meteoritos contienen una cantidad relativamente pequeña
de material orgánico que puede resolverse con AFM. Sin embargo, lograron
hacerlo con algunas moléculas, dándoles la confianza de que podrían obtener
imágenes de compuestos orgánicos extraterrestres por AFM.
Sus colaboradores de larga data, Diego Peña e Iago Pozo,
de la Universidad de Santiago de Compostela, idearon un método para extraer los
tipos de moléculas de los que pensaron podrían obtener buenas imágenes con AFM.
Las extracciones se desarrollaron para apuntar a compuestos aromáticos planos,
así como a algunas moléculas de hidrocarburos de cadena lineal. Mediante este
proceso de extracción optimizado resolvieron muchas más moléculas, que estaban
de acuerdo con las estructuras moleculares determinadas usando otras técnicas.
También compararon los resultados obtenidos de AFM con
datos de espectrometría de masas de última generación, por lo que Julien
Maillard de la Universidad de Normandía y Carlos Afonso de la Universidad de
Aix-Marseille, se unieron al proyecto. Sus resultados indicaron que las
moléculas que resolvieron con AFM son representativas del meteorito y de la
fracción extraída.
La próxima frontera de AFM
El estudio de las moléculas orgánicas del meteorito
Murchison demuestra la capacidad de alta resolución de AFM. Hasta ahora, no han
resuelto nuevas moléculas en meteoritos usando AFM. Sin embargo, debido a su
sensibilidad a nivel de molécula individual, AFM podría usarse en un futuro
cercano para revelar moléculas muy raras que aún no se han encontrado en
muestras de meteoritos. También existen moléculas que solo se pueden resolver
con la ayuda de AFM cuando las técnicas convencionales por sí solas son
insuficientes3.
Después de esta prueba de concepto, el equipo espera
obtener muestras más grandes de diferentes meteoritos para comprender los
efectos del aumento de agua y el calentamiento de los asteroides de donde
provienen y, potencialmente, muestras que regresan de misiones a otros objetos
de nuestros sistema solar -incluidos asteroides y otras superficies
planetarias- para resolver moléculas individuales y avanzar en nuestro
conocimiento sobre las moléculas que transportan. Esto podría ayudar a delinear
una imagen más clara del origen de nuestro sistema solar y la vida en la
Tierra.
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