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 (C1–C18) 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 salinidad de 61.25 g/L, representativa de 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 de 268.15, 273.15 y 298.15 K.
Los resultados muestran que la estabilidad molecular depende tanto de la longitud de la cadena hidrocarbonada como de las características del medio. Sobre la superficie del hielo, a 268.15 K se favorece la asociación de cadenas entre C13 y C16, mientras que a 273.15 K se observa una estabilización preferencial de C16 y C18. En contraste, la presencia de agua líquida produce energías de formación positivas, indicando interacciones menos favorables entre los hidrocarburos y este medio. Bajo las condiciones simuladas de un océano frío salino también se modifica el comportamiento energético: C5 presenta la menor energía a 268.15 K, mientras que C16 resulta la cadena más estable a 273.15 K.
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, como gradientes de salinidad y pH, relevantes para el estudio de océanos primitivos 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.