¿Cómo podrían formarse lagos de formamida en un exoplaneta?

Recientemente estuve investigando bioquímicas alternativas para la vida y los entornos en los que se podrían encontrar. Ya hice una pregunta sobre cómo se podrían formar los océanos de amoníaco hace un tiempo. Hoy estoy interesado en la formamida , ya que según un libro que leí recientemente, CH3NO

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es un solvente bastante decente.

La formamida se forma por la reacción de cianuro de hidrógeno con agua; ambos son abundantes en el cosmos. Al igual que el agua, la formamida tiene un gran momento dipolar y es un excelente solvente para casi todo lo que se disuelve en agua, incluidos los polielectrolitos. En particular, la formamida es capaz de disolver el ARN, el ADN y las proteínas, así como sus precursores. La formamida no es reactiva como el agua. De hecho, muchas especies que son termodinámicamente inestables en agua con respecto a la hidrólisis, son estables en formamida. La formamida es hidrolizada por el agua, lo que significa que persiste solo en un ambiente relativamente seco, como un desierto. Los ambientes desérticos propuestos recientemente como sitios potenciales para la síntesis prebiótica de ribosa también pueden contener formamida. Dado que la formamida hierve a ~400 K, una mezcla de formamida y agua, si se coloca en el desierto, perdería su agua con el tiempo y terminaría como un charco de formamida. Dentro de este conjunto, muchas síntesis son termodinámicamente favorables: polipéptidos a partir de aminoácidos, nucleósidos a partir de azúcares y bases, nucleótidos a partir de nucleósidos y fosfato inorgánico, y ARN a partir de nucleótidos. De hecho, los ésteres de fosfato también se sintetizan espontáneamente. Esto incluye ATP (de ADP y fosfato inorgánico), nucleósidos (de boratos de ribosa y nucleobases), péptidos (de aminoácidos) y otros.

Todo esto suena bastante bien, pero al igual que con los océanos de amoníaco, no estoy seguro de cómo podría formarse un entorno así de forma natural. El libro sugiere la posibilidad de evaporación de estanques de formamida de agua en los desiertos, pero no conozco ningún lago de formamida en los desiertos terrestres. También parece improbable la formación natural de cianuro de hidrógeno, al menos en las cantidades requeridas.

Creo que los mundos desérticos cálidos y pobres en agua serían el lugar de los lagos de formamida. Debido al hecho de que la formamida se quemará en presencia de oxígeno, la atmósfera también debería carecer de oxígeno. Entonces, ¿debería el planeta tener una atmósfera dominada por nitrógeno o dióxido de carbono?

¿Cómo tendría que estar compuesto un planeta desértico caliente para formar lagos de formamida? ¿Es probable que se forme tal planeta? Las soluciones biológicas, como el alga verde azulado que produce oxígeno en la Tierra, están permitidas siempre que sean plausibles, aunque preferiría las soluciones geoquímicas. La terraformación como respuesta está descartada.

el punto de ebullición de la foramida depende de la presión
@Jasen Bueno, obviamente. Pero si bien eso aumenta la zona habitable de formamida, no es relevante para la formación de dicho planeta.
Realmente no veo cómo justificar la disponibilidad de cianuro de hidrógeno para empezar. Pero una vez que tenga eso, si la temperatura y la presión están en un rango adecuado (algo bastante estrecho), entonces una mezcla de agua y cianuro de hidrógeno se equilibrará predominantemente con agua en la fase de vapor y formamida en la fase líquida.
(Cont.) Sin embargo, esas temperaturas son probablemente bastante inhóspitas para los tipos de moléculas que usa la vida que conocemos, incluso en el solvente de formamida, por lo que entonces tiene una pregunta de cómo se perdió el agua (no a la atmósfera, pero de el planeta por completo) antes de que el planeta se enfríe.
Con respecto a la temperatura de su mar de formamida, no creo que tenga que ser desértico, o incluso caliente. La fuente que estás citando solo habló de eso para que con una mezcla de formamida y agua, el agua se evaporaría, dejando solo la formamida.

Respuestas (3)

La formamida se puede formar por la condensación de monóxido de carbono y amoníaco. https://en.wikipedia.org/wiki/Formamida

Un planeta reductor con una atmósfera de amoniaco/metano es plausible. Si también hay algo de agua, uno podría imaginar que el agua atmosférica se somete a fotólisis para generar un pequeño porcentaje de hidrógeno y oxígeno libres. El hidrógeno subirá y saldrá de la atmósfera, pero el oxígeno podría quedarse lo suficiente como para estar ocupado.

Si hay un poco de oxígeno, probablemente reaccionaría con el metano para formar monóxido de carbono. Esto aparentemente sucedió en la tierra primitiva.

https://www.space.com/carbon-monoxide-indicator-alien-life.html

... los investigadores utilizaron modelos informáticos para comprender mejor la química atmosférica de la Tierra hace unos 3 mil millones de años, cuando el aire de nuestro planeta contenía muy poco oxígeno. La vida microbiana era común en la Tierra en ese entonces, pero la vida animal estaba muy lejos. (Los primeros fósiles de organismos multicelulares datan de hace unos 600 millones de años).

Los resultados del equipo indicaron que el CO podría haberse acumulado en cantidades significativas en esos días lejanos, alcanzando concentraciones de alrededor de 100 partes por millón (ppm), o unas 1000 veces más altas que los niveles actuales.

"Eso significa que podríamos esperar altas abundancias de monóxido de carbono en las atmósferas de exoplanetas habitados pero pobres en oxígeno que orbitan estrellas como nuestro propio sol", dijo el coautor del estudio, Timothy Lyons, profesor de biogeoquímica en la Universidad de California, Riverside (UCR). , dijo en un comunicado.

Un porcentaje del CO ambiental podría reaccionar con el amoníaco ambiental para producir formamida, que se precipita como líquido y se acumula. Me gusta la idea de algún tipo de catalizador biológico para esta reacción que explicaría por qué se acumula en un lago: las cosas que la sintetizan viven en el lago.

Pensar en por qué las formas de vida sintetizarían la forma amida, es fácil. La energía.

entalpía de formación de formamida

https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C75127&Mask=1E9F

Cuando estas formas de vida atrapan un CO y lo conectan al NH3 ambiental, recuperan un poco de energía cada vez.

Eso parece un tipo inusual de construcción de nidos. por lo general, cualquier producto químico sintetizado a granel y excretado por un animal en presencia de una abundancia es un producto de desecho.
Con solo 100 ppm de CO, no producirá tanta formamida. Necesita alcanzar la presión de saturación a nivel del suelo, para formar líquidos.
@AtmosphericPrisonEscape: por eso pensaba que la formamida sería un producto de desecho. El CO2 tiene solo 300-400 ppm, pero los organismos que lo eliminan han logrado cargar nuestra atmósfera con productos de desecho venenosos de O2 en solo un par de miles de millones de años.
No estoy seguro de cuánto es eso en masa, aunque, en comparación con la masa de los océanos...

Las soluciones biológicas, como el alga verde azulado que produce oxígeno en la Tierra, están permitidas siempre que sean plausibles.

'Debido al hecho de que la formamida se quemará en presencia de oxígeno, la atmósfera también debería carecer de oxígeno. Entonces, ¿debería el planeta tener una atmósfera dominada por nitrógeno o dióxido de carbono? - Esto contradice la plausibilidad de las algas azulverdes productoras de oxígeno.

Bien, comencemos.

  • El metano debería ser bastante abundante en este planeta, su mejor apuesta para lograrlo es una colonización competente de su suelo con metanógenos y metanótrofos anaeróbicos.

  • Metano disponible, el siguiente es amoníaco, amoníaco gaseoso. Los suelos al secarse emiten nitrógeno reactivo como el óxido nitroso y el amoníaco.

CH4 + NH3 -> HCN + 3H2

  • Cianuro de hidrógeno disponible. El agua limitada (< 25 cm de lluvia) proporcionará la formación de formamida por reacción con cianuro de hidrógeno.

  • Atmósfera anóxica, presencia de oxígeno pero no en forma libre.

  • Finalmente, opte por las cianobacterias verdeazuladas (Microcoleus) en lugar de las algas verdeazuladas.

No soy geofísico, pero espero haber ayudado con la química y la biología.

"colonización competente de tu alma" ¿qué quieres decir con esto? El alge verde azulado solo pretendía ser un ejemplo de un proceso biológico que produce sustancias químicas en una cantidad que cambia el medio ambiente en todo un planeta. gracias por la respuesta
me disculpo, fue un error tipográfico, tenía la intención de escribir suelo
Los procesos biológicos son posibles, pero con microorganismos que funcionan en un ambiente anóxico. Estos microorganismos necesitan poder recuperar oxígeno (si es necesario para sobrevivir) de compuestos anóxicos (p. ej., óxido nitroso).

Durante las primeras etapas del planeta, cuando los impactos de asteroides y planetoides son comunes, los asteroides que contienen amoníaco/monóxido de carbono (en forma sólida) podrían impactar el planeta, liberándolo a la atmósfera o la corteza del planeta. Con el tiempo, a medida que se desarrolla la atmósfera, el amoníaco/monóxido de carbono podría liberarse y condensarse, formando formamida. Para acompañar eso, los asteroides podrían contener formamida en sí misma, como es común en el cosmos. Los asteroides impactan y, a medida que el planeta se desarrolla, la formamida se forma como océanos o lagos. El planeta podría estar dentro de un rango de distancias para que esto suceda, ya que hierve a aproximadamente 260 grados Fahrenheit y es sólido a 37 grados Fahrenheit.

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