Los cambios inducidos por la interacción de la radiación ionizante con la materia forman especies muy reactivas (especies excitadas y especies ionizadas) que finalmente originan las moléculas estables formadas en este proceso. Así, de la adsorción de energía ionizante por una sustancia resulta en un cambio químico. La descomposición por radiación se le llama radiólisis. El mismo fenómeno de ionización y excitación toma lugar en fase condensad o en vapor produciendo estas especies reactivas. Una gran ventaja de la iniciación de las reacciones químicas por radiación ionizante (como la radiación ?) es la independencia de la tasa de iniciación de la reacción con la temperatura. Centros de reacción activa (radicales, iones), pueden crearse a cualquier temperatura y en este proyecto las irradiaciones se harán a bajas temperaturas. Las herramientas usadas en la física y química de radiaciones pueden enfocarse en muchas áreas de la ciencia, en esta propuesta los estudios se enfocaran desde el punto de vista de la evolución molecular. A la luz de los conocimientos actuales de moléculas interestelares, cometas y granos de polvo interplanetario, un enfoque de física de radiación puede ser muy útil para estudiar el comportamiento de los compuestos relacionados no sólo con estos cuerpos, sino también al medio interestelar. El estudio de los cuerpos extraterrestres ha proporcionado un profundo conocimiento sobre la formación y la historia temprana del Sistema Solar El origen y la evolución de sistemas biológicos en la Tierra deben indudablemente ponerse en un contexto cosmológico. La formación de pequeñas moléculas orgánicas que son indispensables para los sistemas vivos pudo tener un origen cosmológico, a través de reacciones químicas inducidas por radiación y otras fuentes energéticas que llevaron desde los compuestos inorgánicos simples a formar moléculas más complejas que finalizaron en el tipo de moléculas orgánicas complejas que ayudaron a que eventualmente apareciera la materia viva (Negrón-Mendoza y Ramos-Bernal, 2000). Las condiciones y caminos en los que se dio tal cambio son desconocidos y efectuando experimentos de laboratorio se ha intentado dar unos mecanismos de reacción que expliquen dicha evolución. Los rayos cósmicos y la radiación proveniente de sustancias radiactivos posiblemente fueron una fuente de energía en procesos de evolución química. El objetivo de este trabajo es estudiar la química involucrada en la irradiación de soluciones congeladas de compuestos de importancia prebiótica, simulando ambientes extraterrestres. Se estudiaran compuestos como nitrilos simples, cianamida, acetamida, sulfuro de hidrógeno, metanol, formaldehido, y algunos amino ácidos, solos y adsorbidos en minerales. Estos compuestos han sido detectados en cometas, meteoritos y otros cuerpos celestes. Otro objetivo de esta propuesta es encontrar dentro los sistemas que se estudien, por ejemplo en el caso de los amino ácidos, y de acuerdo a su comportamiento radiolítico, investigar si estos compuestos pudieran ser utilizados como compuestos pudieran ser utilizados como dispositivos para medir la energía depositada a un sistema.

Desde que la radiación ionizante fue descubierta por el hombre, las experiencias en el campo de la Química y Física de radiaciones han dado numerosos ejemplos de sus efectos biológicos y de las grandes aplicaciones de su uso. En nuestro laboratorio, hemos realizado estudios sistemáticos con diferentes series de compuestos químicos en solución acuosa y hemos encontrado que los cambios químicos que induce la radiación ionizante tienen una gran especificidad respecto a los grupos funcionales presentes en una molécula determinada (Negrón-Mendoza y Ramos, 2010). Así, el estudio de sistemas sencillos es necesario para tener mejor idea del comportamiento bajo irradiación de un determinado compuesto y poder extrapolar estos conocimientos a sistemas más complejos. La química y física de radiaciones son disciplinas que ofrece uno de los más amplios potenciales para entender los fenómenos que ocurrieron durante la etapa que precedió al origen de la vida en la Tierra y la posibilidad de ayudarnos a comprender la formación, destrucción y variación de las propiedades físicas y químicas de los hielos de interés astro-químico. Los estudios relacionados con los cometas y hielos interestelares son diversos: Evidentemente, los estudios no son excluyentes, sino que se tratan de apoyarse unos en otros. Los modelos experimentales, por ejemplo, tratan de reproducir en el laboratorio las condiciones que prevalecen en el medio interestelar y de producir bajo esas condiciones los compuestos identificados en estos ambientes Ahora bien, al estudiar los fenómenos que posiblemente ocurren en los cometas, por ser un sistema muy complejo y difícil de interpretar, para su simulación se hacen simplificaciones y aproximaciones que tratan de ir de lo más sencillo a lo más complicado. Una gran cantidad de los experimentos que se han realizado se refieren a la irradiación de películas delgadas de hielos puros como H2O, CO ó CO2 (Brown et al., 1980, Shi et al. 1995, Moore & Hudson 2000, Moore et al., 2011 Loefer et al. 2006) o mezclas de los mismos, Loeffler et al. (2005). Pero pocos esfuerzos han sido dedicados a la investigación de la irradiación de muestras más grandes (irradiación en bulto o masa) y menos aún se ha explorado la irradiación con radiación con alto poder de penetración, como es la radiación gamma. Este tipo de arreglos permite reproducir los efectos de radionúclidos embebidos en el material y es el tipo de arreglos experimentales en el que estamos interesados y el que se seguirá en este proyecto. La reactividad de los compuestos estudiados (descomposición) está relacionada con su capacidad de formar nuevas moléculas. Así el HCN, que sufre la mayor descomposición entre los estudiados, es precursor de muchas moléculas nuevas. En soluciones diluidas, la radiación se deposita más efectivamente en las moléculas de agua, lo que produce que la degradación de las moléculas parentales y la formación de los productos se dé por interacciones indirectas. La presencia de otros compuestos, modifica el comportamiento radiolítico, en tanto que las moléculas compiten por los radicales que se forman por la radiólisis del agua. Es necesario estudiar con mayor precisión cómo la presencia de “impurezas” (otros componentes) en los sistemas, modifica la radiólisis de los compuestos. También es menester analizar los productos formados, así como sus rendimientos para entender el porcentaje de conversión de cada una de las moléculas en aquéllos. Esta propuesta de investigación está centrada en las simulaciones de laboratorio de hielos y polvo en entornos interestelares, mediante la irradiación de la materia sólida (soluciones congeladas, compuestos sencillos adsorbidos minerales que representan los granos de polvo) y el posible aporte de materia orgánica de interés prebiótico proveniente del espacio a la Tierra primitiva por medio de cometas, meteoritos y partículas de polvo interplanetario. La contribución principal de estos estudios radica en dos sentidos: en primer lugar en primer lugar nos mostrará la posible vulnerabilidad de los diferentes compuestos (que no se han estudiado con anterioridad) ante la radiación. Al mismo tiempo, nos revelan, indirectamente, su capacidad para formar nuevas moléculas.