p Enormes forças compressivas de cisalhamento geradas pela atração das marés de planetas semelhantes a Júpiter em suas luas cobertas de gelo rochoso podem formar um reator natural que conduz aminoácidos simples para polimerizar em compostos maiores. Essas forças mecânicas extremas aumentam fortemente as reações de condensação de moléculas, abrindo uma nova arena de possibilidades para as origens químicas da vida na Terra e em outros planetas rochosos. p Essa é a conclusão de um novo estudo realizado por cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), que exploraram a hipótese de que o cisalhamento por compressão pode ter impulsionado a química prebiótica. A pesquisa aparece no jornal Ciência Química e é destaque na capa da 30ª edição e como parte do 2020 Coleção HOT Article Ciência Química .

p Química acionada mecanicamente, ou mecanoquímica, é um campo relativamente novo. "As forças de cisalhamento compressivas são conhecidas por acelerar as transformações físicas e químicas em materiais sólidos, "disse o químico Brad Steele da LLNL, autor principal do estudo, "mas pouco se sabe sobre como esses processos ocorrem, especialmente para moléculas prebióticas simples, como aminoácidos, que podem ter uma propensão para se ligar. "

p Como um caso de teste, a equipe focada na glicina, o mais simples aminoácido formador de proteína e um constituinte conhecido dos corpos astrofísicos gelados. "Escolhemos estudar a glicina porque é um modelo reducionista útil para compreender os fundamentos da síntese de polipeptídeos mecanoquímicos, "disse o cientista do LLNL Nir Goldman, um dos autores do estudo.

p Para sondar a química sob tais condições incomuns, a equipe desenvolveu uma nova abordagem de modelagem por computador baseada em experimentos de laboratório. As células de bigorna de diamante (DACs) são uma ferramenta experimental estabelecida para acessar pressões extremamente altas, comprimindo uma amostra entre dois diamantes. Os DACs rotacionais (ou RDACs) adicionam um componente de cisalhamento girando um dos diamantes. "Desenvolvemos um RDAC virtual para permitir rápidas simulações de química computacional de mecanoquímica, "disse o químico Matt Kroonblawd da LLNL, quem desenhou e coordenou o estudo.

p Por meio de muitas simulações de computador de glicina em um RDAC virtual, uma imagem clara começou a surgir. Acima de uma certa pressão, cada simulação de cisalhamento previu a formação de grandes moléculas poliméricas. Entre eles estava o polipeptídeo mais simples:glicilglicina. Uma série de outras moléculas complexas também foram encontradas, incluindo os cíclicos e aqueles com centros quirais. "Nosso estudo revelou uma química surpreendentemente complexa proveniente de uma molécula tão simples, "disse o cientista Will Kuo do LLNL, um dos autores.

p O trabalho aponta as forças de cisalhamento compressivas como um potencial condutor para novas e incomuns químicas em materiais orgânicos. As condições de cisalhamento compressivo são alcançadas em muitas situações, como em choques, detonações e em materiais submetidos a grandes deformações. A metodologia RDAC virtual permitirá fazer previsões rápidas de mecanoquímica para outros materiais sob tais condições.