MODELACIÓN DE LA ESTABILIDAD DE CADENAS HIDROCARBONADAS EN INTERFACES HIELO–AGUA BAJO CONDICIONES DE AMBIENTES PLANETARIOS FRÍOS
El hielo de agua constituye un componente relevante de diversos ambientes planetarios del Sistema Solar. Además de favorecer la preservación de compuestos orgánicos a bajas temperaturas, sus superficies e interfaces con agua líquida pueden generar microambientes confinados y gradientes de concentración capaces de modificar las interacciones y estabilidad de las moléculas orgánicas. Estas características hacen de las interfaces hielo–agua sistemas de interés para estudiar procesos fisicoquímicos que pueden ocurrir tanto en ambientes terrestres primitivos como en cuerpos helados del Sistema Solar.
En este trabajo se empleó modelación molecular para evaluar la estabilidad de cadenas lineales de hidrocarburos de hasta 18 átomos de carbono y su interacción con una superficie de hielo de agua bajo diferentes condiciones ambientales. Se analizaron tres escenarios: interacción directa de los hidrocarburos con la superficie del hielo, un sistema hielo–agua y un ambiente de océano frío simulado mediante la incorporación de iones de sodio. Para este último se consideró una una condición oceánica de elevada salinidad. Los cálculos se realizaron mediante mecánica molecular utilizando el campo de fuerza BIO+, basado en CHARMM, y se determinaron las energías de formación a temperaturas cercanas al punto de congelación del agua.
Los resultados muestran que la estabilidad molecular es influenciada fuertemente por la temperatura, además, que muestra una gran dependencia con la longitud de la cadena hidrocarbonada sobre la superfiecie de hielo. En contraste, la interacción unicamente con las moléculas de agua líquida produce energías de formación positivas, indicando interacciones menos favorables, lo cual habla que el modelo representa la realidad de está interacción.
Estos resultados sugieren que las interfaces de hielo de agua pueden actuar como ambientes fisicoquímicos selectivos, donde la temperatura y las características del medio condicionan diferencialmente la estabilidad de moléculas orgánicas. La estabilización preferencial de determinadas longitudes de cadena, particularmente C16 bajo diferentes condiciones simuladas, aporta elementos para comprender la interacción y posible evolución de materia orgánica en ambientes planetarios fríos. Este primer modelo permitirá posteriormente incorporar condiciones más complejas que se podrían encontrar en ambientes primitivos de planetas rocosos y cuerpos helados del Sistema Solar.
[1] Miller S.L. and Lazcano A. (1995) J Mol Evol 41, 689-692.
[2] Bada, J. L. et al. (1994) PNAS, 91,1248-1250.
[3] Trinks, H. et al. (2005) Orig. life evol. biosph. 35, (5), 429-445.
[4] Price, B. (2007) FEMS Microbiol. Ecol. 59, (2), 217-231.
[5] Feller, G. (2017). Life, 7,(2), 25.
[6] Fortes A D, et al. (2004) J. Chem. Phys. 120, 11376-11379.
[7] Martinez-Fores, C. and Basiuk, V. (2022) Comput. Theor. Chem.1217, 113878.