CHIMOSS

Química prebiótica: Una plataforma experimental para la exploración de habitabilidad en las lunas heladas del sistema solar
Realizar experimentos de simulación en el laboratorio que ayuden a comprender los procesos físico-químicos que pueden llevar a la generación de una química orgánica compleja en las lunas heladas del sistema solar.
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Química Prebiótica: CHIMOSS (ESP2017-89053-C2-2-P) es un proyecto coordinado financiado por el Plan Estatal de I+D+i 2017 (Programa Estatal de Fomento de la Investigación Científica y Técnica de Excelencia, Subprograma Estatal de Generación de Conocimiento). 

Período: 01/01/2018 – 31/12/2020

Investigadores principales: Eva Mateo-Martí y Marta Ruiz-Bermejo

Otros miembros del equipo: María Paz Martín Redondo (CAB), José Luis de la Fuente Gómez (Departamento de Propulsión, INTA)

Las lunas heladas del Sistema Solar son objetivos astrobiológicos de diferentes misiones espaciales en desarrollo (JUICE, Europa Clipper y Europa Lander). En el presente proyecto planteamos realizar experimentos de simulación en el laboratorio que ayuden a comprender los procesos físico-químicos que llevan o pueden llevar a la generación de una química orgánica compleja en las mencionadas lunas. 

El análogo terrestre más aceptado para interpretar los procesos que se dan en estas lunas son los sistemas hidrotermales de fondo oceánico, lugares que además han sido reconocidos como medioambientes favorables para la evolución química. Especialmente interesante es la identificación de HCN en chimeneas hidrotermales ya que se ha propuesto como molécula clave para el origen de un posible sistema protometabólico. Sin embargo, la utilización de HCN, o sus sales solubles como NaCN o KCN o sus sales complejas de hierro, como reactivos de partida en experimentos de simulación de chimeneas hidrotermales ha sido escasamente estudiada. Por lo tanto, proponemos estudiar los procesos de formación de moléculas orgánicas a través de síntesis hidrotermales, utilizando sales de cianuro como reactivos prebióticos, y caracterizar los productos de interacción entre orgánicos/superficies mineral en condiciones de ambientes planetarios. 

Complementariamente a estudios en condiciones planetarias en los que el compuesto orgánico se adsorbe sobre la superficie mineral desde la fase gas, proponemos aproximarnos a los ambientes profundos desde la adsorción desde medios líquidos (quimisorción), lo que aportará un gran conocimiento y un nexo de unión entre las condiciones de química prebiótica y de océanos subterráneos. Para el análisis de los productos de síntesis se utilizarán técnicas cromatográficas, espectroscópicas y de análisis térmico (i.e. GC-MS, HPLC, FT-IR, RMN, TGA, DSC…). Adicionalmente, se propone realizar el estudio de las interacciones y reactividad de dichos compuestos orgánicos en superficies, mediante la combinación y complementariedad de avanzadas técnicas de análisis de superficies como: espectroscopía de fotoemisión Rayos-X (XPS), RAMAN, infrarroja (RAIRS), espectrometría de desorción térmica programada (TPD) y difracción de electrones (LEED). 

Mediante nuestros estudios pretendemos cubrir la carencia de conocimiento que presentan los sistemas (orgánicos/superficie y orgánico-líquido/superficie) al ser estudiados de manera separada, abordando nuevos desafíos científicos e innovadores desarrollos tecnológicos. Planteamos un enfoque mediante técnicas complementarias, estudiando el sistema en el contexto de condiciones reales, simuladas dentro de la cámara de simulación de atmósferas y superficies planetarias (PASC); esto nos aportará un conocimiento único de la superficie, su reactividad y evolución química en el contexto planetario de interés. Lo que pretendemos es alcanzar un conocimiento fundamental sobre el que sustentar las bases precursoras del desarrollo de ciencia aplicada; avanzando desde plataformas experimentales de estudios de simulación en el laboratorio, al diseño, implementación y validación de las propias misiones espaciales.

Imagen de la cámara de simulación PASC. Representación esquemática del proceso relevante en química prebiótica de fijación de nitrógeno sobre la superficie de pirita mediante fotocatálisis en presencia de radiación UV, dando lugar al compuesto sulfato amónico que se detecta en superficie mediante XPS  por la aparición de la señal en la región de nitrógeno.

Artículos de divulgación

Ruiz-Bermejo, M. “Una pincelada azul en el lienzo del origen de la vida”. An. Quím.  2020116, 154-163. 

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Equipo

Departamento de Evolución Molecular
Teléfono: 915202071
Departamento de Planetología y Habitabilidad
Teléfono: 915201360 / 915206401 (oficina y laboratorio)
Departamento de Evolución Molecular
Teléfono: +34 915872973
Departamento de Evolución Molecular
Teléfono: +34 915206458

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