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Emissione X ed Effetti su Molecole Organiche

Durante la fase iniziale della comparsa della vita sulla Terra la protezione della atmosfera dalla radiazione solare era praticamente trascurabile. In queste condizioni è importante capire come i complessi organici si siano formati e strutturati nonostante la dose elevata di radiazione X ed UV proveniente dal Sole. Le molecole di base che molto probabilmente sono state trasportate sulla Terra durante il periodo di copioso impatto meteoritico e cometario, hanno dovuto trovare un ambiente favorevole per strutturarsi e formare sistemi più complessi. In questo contesto si inquadra una delle linee di ricerca sperimentale, avviata dal gruppo dell'Osservatorio Astromomico di Palermo, mirata a studiare gli effetti della radiazione ad alta energia su molecole prebiotiche e biotiche e a capire le implicazioni nel contesto dell'origine della vita. Dal 2004 infatti il gruppo ha intrapreso lo studio degli effetti della radiazione X soffice di tipo stellare su molecole organiche, DNA e amino acidi. Gli effetti della radiazione X-soffice su molecole di DNA libero e adsorbito su argilla sono stati studiati (Ciaravella et al. 2004, IJAsB, 3, 31) ed è stato mostrato che, a parità di dose, le molecole adsorbite su argilla non subiscono degradazione. Questo risultato è in accordo con l'ipotesi, ormai ampiamente accettata, che così come la presenza di acqua anche quella di superfici minerali e in particolare di argille potrebbe avere favorito la polimerizzazione e protetto il materiale organico dalla fotodegradazione.

Recentemente è stato intrapreso anche uno studio degli effetti della radiazione X su amino acidi. In particolare sono state utilizzate molecole di triptofano, un amino acido che presenta entrambe le caratteristiche strutturali degli amino acidi importanti per la vita, un anello aromatico ed una catena alifatca. Come confronto alcuni campioni sono stati anche irradiati con radiazione UV a 278 nm, una delle bande di assorbimento della molecola. La radiazione X agisce principalmente sulla catena alifatica mentre quella UV a 278 nm, sull'anello aromatico. Questa attività è stata supportata in parte da risorse della ricerca di base ed dal PRIN-INAF 2006 finanziato all'inizio del 2007. Gli effetti della radiazione X soffice sono stati confrontati con quelli ottenuti irradiando le stesse molecole con radiazione nella banda UV. La diagnostica degli effetti della radiazione è stata effettuata tramite NMR degli idrogeni della molecola, spettroscopia di massa (MS) e HPLC-MS. I risultati di questi esperimenti sono descritti in Ciaravella et al. 2009 (in preparazione) e Mingoia et al. 2009 (in preparazione).

Gli studi sugli amino acidi effettuati in condizioni terrestri, solventi liquidi a temperatura ambiente, saranno estesi e confrontati con quelli esistenti nello spazio. Questo richiederà l'irraggiamento in condizioni criogeniche depositati su supporti che riproducano gli analoghi di aggregati di particelle di polvere interstellari. Si pianifica di condurre e/o ripetere alcuni esperimenti in condizioni spaziali nel contesto dell'esperimento FEBO (Facility for ExoBiology Observations), di cui la D.ssa Angela Ciaravella è uno dei PI, a bordo della stazione spaziale internazionale, il cui studio di fase A è iniziato nell'ambito del bando ASI 2007 ``Missioni di Opportunità''.


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Flavio Morale 2009-10-27