Una manciata di polvere cosmica che cambia tutto
Ricercatori giapponesi hanno analizzato campioni prelevati dall'asteroide Ryugu e vi hanno trovato un set completo di molecole senza le quali nessun organismo vivente conosciuto potrebbe esistere. La scoperta rafforza l'ipotesi che i mattoni fondamentali della vita non siano nati sulla giovane Terra, ma vi siano arrivati trasportati da piccole rocce spaziali.
Ryugu è un piccolo asteroide che orbita nelle vicinanze della Terra. Con un diametro di circa 900 metri e una forma leggermente a diamante, da lontano somiglia a un enorme ciottolo scuro dai bordi arrotondati. Questo ammasso di detriti apparentemente insignificante è però qualcosa come una capsula del tempo: uno dei frammenti di materia primordiale meglio conservati dai primordi del nostro Sistema Solare.
Nel 2014 l'agenzia spaziale giapponese ha inviato verso l'asteroide la sonda Hayabusa2. Sei anni dopo, la missione si è conclusa con un successo totale. La sonda ha prelevato due piccoli gruppi di campioni da due punti diversi della superficie dell'asteroide e li ha consegnati sani e salvi sulla Terra. Ciascuno pesava appena 5,4 grammi — meno di un cucchiaino di sabbia.
Quei pochi grammi di ghiaia scura si sono rivelati uno dei tesori scientifici più preziosi degli ultimi anni. Dal 2020 i campioni sono stati sottoposti a una serie di analisi molto precise in laboratori sterili. L'obiettivo non era solo studiare la composizione delle rocce, ma soprattutto rilevare composti organici potenzialmente legati all'origine della vita.
Le molecole che costituiscono la base di ogni forma di vita conosciuta
Ogni cellula sulla Terra utilizza due molecole straordinarie: il DNA e l'RNA. Sono proprio queste a conservare e trasmettere le istruzioni per costruire un organismo. Si possono immaginare come un manuale in cui il testo è scritto con cinque lettere chimiche di base, le cosiddette basi azotate o nucleobasi.
Queste sono adenina, guanina, citosina, timina e uracile. La timina è presente nel DNA, mentre l'uracile si trova nell'RNA. Insieme formano il codice genetico di tutti gli organismi terrestri, dai batteri fino all'essere umano.
Fino ad ora, nei meteoriti e nei campioni di polvere cosmica era stato possibile trovare solo alcune di queste sostanze, generalmente in quantità infinitesimali. A volte ne comparivano due o tre contemporaneamente. Ma il set completo, corrispondente a quello che conosciamo dalla biologia, era sempre mancato.
Il team della Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology ha esaminato il materiale di Ryugu e ha trovato finalmente qualcosa che modifica la portata dell'intero puzzle. Nei campioni sono comparse tutte e cinque le nucleobasi contemporaneamente. Proprio questo set completo ha spinto i ricercatori a parlare di svolta, non di un semplice risultato interessante.
Perché la presenza della timina entusiasma così tanto gli scienziati
La scoperta che ha suscitato le emozioni più forti è quella della timina. Ricerche precedenti su Ryugu avevano già rilevato l'uracile, il che si adattava bene all'ipotesi popolare secondo cui un sistema molto più semplice basato esclusivamente sull'RNA potrebbe essere emerso prima del DNA. Tale scenario — noto come ipotesi dell'RNA world — prevede che le prime forme di vita usassero una sola molecola capace di svolgere sia il ruolo di memoria genetica che di strumento chimico.
La presenza della timina nella stessa antichissima materia suggerisce qualcosa di molto più audace. Se in angoli ghiacciati e in ombra di un asteroide si è potuto formare naturalmente un componente tipico del DNA, allora sistemi genetici più sofisticati potrebbero essere esistiti nello spazio molto prima che si formasse una Terra accogliente.
In altre parole, il materiale che le nostre cellule utilizzano potrebbe essersi sviluppato nelle regioni remote del Sistema Solare ancor prima che comparissero gli oceani e i primi continenti stabili. Un set completo di nucleobasi in una manciata di polvere cosmica suggerisce che l'alfabeto fondamentale della vita non sia esclusivo della Terra.
Ricercatori delle università di Tokyo e Hiroshima sottolineano che questa scoperta rappresenta una prova chiave a favore della teoria della panspermia chimica. Secondo questa ipotesi, asteroidi e comete potrebbero aver distribuito i mattoni della vita in tutto il Sistema Solare.
Una scoperta analoga dall'asteroide Bennu conferma i risultati di Ryugu
Gli scienziati fanno notare che Ryugu non è l'unico laboratorio naturale di questo tipo. Gruppi di ricerca indipendenti che hanno analizzato campioni di un altro asteroide, Bennu, hanno anch'essi annunciato il ritrovamento del set completo di nucleobasi. Si tratta di un argomento convincente: siamo di fronte a un processo chimico comune, non a un caso isolato ed eccezionale.
In pratica, ciò suggerisce che nella fascia degli asteroidi e nelle regioni esterne del Sistema Solare circolavano veri e propri depositi di sostanze pronte per essere utilizzate dai giovani pianeti. La missione OSIRIS-REx della NASA ha consegnato i campioni di Bennu nel 2023 e le analisi hanno rivelato una composizione chimica sorprendentemente simile.
Entrambi gli asteroidi — Ryugu e Bennu — appartengono alla categoria delle condriti carbonacee di tipo C. Questi oggetti scuri e ricchi di carbonio contengono grandi quantità di acqua e composti organici, e rappresentano alcuni dei corpi più primitivi del Sistema Solare.
- Adenina trovata in concentrazioni di alcuni microgrammi per grammo di materiale
- Guanina presente in quantità comparabili all'adenina
- Citosina rilevata in concentrazioni traccia ma misurabili
- Timina identificata tramite spettrometria di massa
- Uracile confermato in entrambi i set di campioni provenienti da punti diversi della superficie
- Amminoacidi tra cui glicina e alanina
- Zuccheri semplici simili al ribosio
- Precursori lipidici capaci di formare strutture di membrana
Come i ricercatori analizzano tracce così delicate senza contaminazione
La sfida più grande per gli studiosi era la purezza. Pochi grammi di materiale proveniente da Ryugu possono essere contaminati molto facilmente dalla biologia terrestre — anche solo da impronte digitali o dalla polvere del laboratorio. Per questo motivo l'intero processo, dall'apertura della capsula all'analisi chimica, si è svolto in camere speciali riempite di gas rari, con tutta l'attrezzatura ripetutamente pulita e calibrata.
Per rilevare le nucleobasi, i ricercatori hanno impiegato tecniche avanzate come la cromatografia abbinata alla spettrometria di massa. Questi metodi consentono di separare e identificare anche miscele molto complesse di composti, seguendo l'impronta di massa caratteristica di ciascuna molecola.
I ricercatori hanno dovuto anche distinguere il segnale proveniente dall'asteroide stesso da eventuali tracce terrestri. A tal fine hanno confrontato la composizione dei campioni con il rischio di contaminazione e analizzato separatamente frammenti diversi del materiale. I laboratori giapponesi hanno utilizzato camere pulite con atmosfera controllata di azoto.
Gli scienziati dell'Università di Tokyo sottolineano che i protocolli di sterilizzazione erano più rigorosi di quelli impiegati nelle analisi dei campioni lunari del programma Apollo. Ogni strumento è stato sottoposto a irradiazione UV e pulizia chimica con solventi organici.
Cos'altro nasconde la ghiaia di Ryugu oltre alle nucleobasi
Oltre alle nucleobasi, nei campioni i ricercatori hanno trovato altri composti organici, tra cui amminoacidi e molecole simili a grassi semplici o zuccheri. Tutto questo insieme forma qualcosa che gli studiosi descrivono come una zuppa chimica, simile a ciò che potrebbe aver riempito gli oceani primordiali.
Un tale ambiente favorisce la formazione di sistemi molecolari sempre più complessi. Non appena compaiono le condizioni giuste — acqua liquida, energia solare o geotermica, un intervallo di temperature adeguato — possono emergere da questa miscela molecole capaci di replicarsi di generazione in generazione.
Nei campioni i ricercatori hanno identificato anche idrocarburi policiclici aromatici, comuni nello spazio interstellare. Questi composti, contenenti anelli di carbonio a sei membri, possono fungere da precursori per molecole organiche più complesse.
Il materiale di Ryugu contiene anche minerali alterati dall'acqua, il che suggerisce che in alcune zone l'asteroide abbia ospitato acqua liquida in passato. Ricercatori dell'Università di Kyoto hanno individuato silicati idratati e carbonati, che si formano solo in presenza di H₂O.
Cosa significano queste scoperte per la ricerca della vita in altri mondi
Se i mattoni della vita si rivelano un prodotto naturale della chimica cosmica, la nostra esistenza smette di sembrare un'eccezione straordinaria. Sorge spontanea la domanda: quanti altri pianeti nella galassia hanno ricevuto pacchetti simili da asteroidi e comete? In uno scenario del genere, la ricerca di tracce di biologia su Marte, sulle lune di Giove o nelle atmosfere di esopianeti lontani diventa qualcosa di più di un semplice esercizio scientifico.
Ryugu e Bennu ricordano che il confine tra chimica inerte e le prime fasi della vita è sottilissimo. I piccoli corpi celesti possono svolgere il ruolo di intermediari: conservano materiale formatosi nelle regioni fredde del giovane Sistema Solare e, impattando sui pianeti in formazione, ne modificano il destino per miliardi di anni.
Scienziati della NASA e dell'Agenzia Spaziale Europea stanno pianificando ulteriori missioni verso asteroidi, tra cui Psyche e Didymos. Questi oggetti potrebbero fornire nuove prove sulla distribuzione di molecole organiche nell'intero Sistema Solare. Gli astronomi che studiano gli spettri degli esopianeti cercano segnature chimiche simili nelle atmosfere di pianeti che orbitano attorno a stelle lontane.
Per il lettore comune potrebbe sembrare astratto, ma si può esprimere in modo più semplice. Se un giorno guardate un sassolino su una spiaggia, vale la pena ricordare che le sue componenti più piccole — atomi di carbonio, azoto o fosforo — hanno probabilmente iniziato il loro viaggio in condizioni molto simili a quelle di Ryugu. Una parte della chimica che permette di pensare e di leggere queste righe potrebbe essersi formata su un simile grumo scuro e rotante di detriti cosmici, che un tempo orbitava lontano dal Sole.
