Remanescente de Supernova N 63A. Crédito da imagem: Hubble Clique para ampliar
A vida na Terra foi possibilitada pela morte de estrelas. Átomos como carbono e oxigênio foram expulsos nos últimos suspiros moribundos de estrelas depois que seu suprimento final de combustível de hidrogênio foi esgotado.
Como esse material estelar se uniu para formar a vida ainda é um mistério, mas os cientistas sabem que certas combinações atômicas eram necessárias. A água - dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio - era vital para o desenvolvimento da vida na Terra, e assim as missões da NASA agora buscam água em outros mundos na esperança de encontrar vida em outro lugar. Também se pensa que moléculas orgânicas construídas principalmente de átomos de carbono, uma vez que toda a vida na Terra é baseada em carbono.
As teorias mais populares sobre a origem da vida dizem que a química necessária ocorreu em fontes hidrotermais no fundo do oceano ou em alguma piscina rasa e iluminada pelo sol. No entanto, descobertas nos últimos anos mostraram que muitos dos materiais básicos da vida se formam nas profundidades frias do espaço, onde a vida como a conhecemos não é possível.
Depois que as estrelas que morrem expelem carbono, alguns dos átomos de carbono combinam-se com o hidrogênio para formar hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs). Os PAHs - um tipo de fuligem de carbono semelhante às partes queimadas da torrada queimada - são os compostos orgânicos mais abundantes no espaço e um ingrediente primário dos meteoritos de condritos carbonáceos. Embora os PAHs não sejam encontrados nas células vivas, eles podem ser convertidos em quinonas, moléculas envolvidas nos processos de energia celular. Por exemplo, as quinonas desempenham um papel essencial na fotossíntese, ajudando as plantas a transformar a luz em energia química.
A transformação dos HAP ocorre em nuvens interestelares de gelo e poeira. Depois de flutuar no espaço, a fuligem do HAP acaba se condensando nessas "densas nuvens moleculares". O material nessas nuvens bloqueia parte, mas não toda, a radiação severa do espaço. A radiação filtrada modifica os PAHs e outros materiais nas nuvens.
Observações de infravermelho e radiotelescópio das nuvens detectaram os PAHs, assim como ácidos graxos, açúcares simples, quantidades fracas do aminoácido glicina e mais de 100 outras moléculas, incluindo água, monóxido de carbono, amônia, formaldeído e cianeto de hidrogênio.
As nuvens nunca foram amostradas diretamente - elas estão muito distantes -, para confirmar o que está ocorrendo quimicamente nas nuvens, uma equipe de pesquisa liderada por Max Bernstein e Scott Sandford no Laboratório de Astrochemistry no Laboratório de Astrochemistry do Ames Research Center da NASA montou experimentos para imitar as condições da nuvem.
Em um experimento, uma mistura de PAH / água é depositada em vapor sobre o sal e depois bombardeada com radiação ultravioleta (UV). Isso permite que os pesquisadores observem como o esqueleto básico da HAP se transforma em quinonas. A irradiação de uma mistura congelada de água, amônia, cianeto de hidrogênio e metanol (substância química precursora do formaldeído) gera os aminoácidos glicina, alanina e serina - os três aminoácidos mais abundantes nos sistemas vivos.
Os cientistas criaram estruturas orgânicas primitivas semelhantes a células, ou vesículas.
Como o UV não é o único tipo de radiação no espaço, os pesquisadores também usaram um gerador Van de Graaff para bombardear os PAHs com prótons de mega-elétron-volt (MeV), que possuem energias semelhantes aos raios cósmicos. Os resultados de MeV para os PAHs foram semelhantes, embora não idênticos ao bombardeio UV. Um estudo de MeV para os aminoácidos ainda não foi realizado.
Esses experimentos sugerem que os raios UV e outras formas de radiação fornecem a energia necessária para romper as ligações químicas nas baixas temperaturas e pressões das nuvens densas. Como os átomos ainda estão presos no gelo, as moléculas não se separam, mas se recombinam em estruturas mais complexas.
Em outro experimento liderado por Jason Dworkin, uma mistura congelada de água, metanol, amônia e monóxido de carbono foi submetida à radiação UV. Essa combinação produziu material orgânico que formou bolhas quando imerso em água. Essas bolhas lembram as membranas celulares que envolvem e concentram a química da vida, separando-a do mundo exterior.
As bolhas produzidas neste experimento tinham entre 10 e 40 micrômetros, ou aproximadamente o tamanho de glóbulos vermelhos. Notavelmente, as bolhas fluorescentes ou brilhavam quando expostas à luz UV. A absorção de UV e a conversão em luz visível dessa maneira poderiam fornecer energia a uma célula primitiva. Se tais bolhas tivessem um papel na origem da vida, a fluorescência poderia ter sido um precursor da fotossíntese.
A fluorescência também poderia atuar como filtro solar, difundindo qualquer dano que seria infligido pela radiação UV. Essa função protetora teria sido vital para a vida no início da Terra, já que a camada de ozônio, que bloqueia os raios UV mais destrutivos do sol, não se formou até depois que a vida fotossintética começou a produzir oxigênio.
Das nuvens espaciais às sementes da vida
Nuvens moleculares densas no espaço eventualmente colapsam gravitacionalmente para formar novas estrelas. Parte da poeira restante se acumula mais tarde para formar asteróides e cometas, e alguns desses asteróides se acumulam para formar núcleos planetários. Em nosso planeta, a vida surgiu a partir de quaisquer materiais básicos disponíveis.
As grandes moléculas necessárias para construir células vivas são:
* Proteínas
* Carboidratos (açúcares)
* Lipídios (gorduras)
* Ácidos nucleicos
Verificou-se que os meteoritos contêm aminoácidos (os blocos de construção das proteínas), açúcares, ácidos graxos (os blocos de construção dos lipídios) e bases de ácidos nucleicos. O meteorito de Murchison, por exemplo, contém cadeias de ácidos graxos, vários tipos de açúcares, todas as cinco bases de ácidos nucleicos e mais de 70 aminoácidos diferentes (a vida usa 20 aminoácidos, dos quais apenas seis estão no meteorito de Murchison).
Como esses meteoritos carbonáceos geralmente têm composição uniforme, acredita-se que sejam representativos da nuvem de poeira inicial da qual nasceram o sol e o sistema solar. Portanto, parece que quase tudo o que era necessário para a vida estava disponível no início, e meteoritos e cometas fazem novas entregas desses materiais para os planetas ao longo do tempo.
Se isso for verdade, e se as nuvens de poeira molecular forem quimicamente semelhantes em toda a galáxia, os ingredientes para a vida devem ser generalizados.
A desvantagem da produção abiótica dos ingredientes para a vida é que nenhum deles pode ser usado como "biomarcadores", indicadores de que a vida existe em um ambiente específico.
Max Bernstein aponta para o meteorito Alan Hills 84001 como um exemplo de biomarcadores que não forneceram prova de vida. Em 1996, Dave McKay, do Johnson Space Center da NASA, e seus colegas anunciaram que havia quatro possíveis biomarcadores dentro desse meteorito marciano. O ALH84001 possuía glóbulos de carbono contendo PAHs, uma distribuição mineral sugestiva de química biológica, cristais de magnetita semelhantes aos produzidos por bactérias e formas semelhantes a bactérias. Embora não se pensasse que cada um por si só fosse uma evidência para a vida, os quatro juntos pareciam convincentes.
Após o anúncio de McKay, estudos subsequentes descobriram que cada um desses chamados biomarcadores também poderia ser produzido por meios não vivos. Portanto, a maioria dos cientistas agora está inclinada a acreditar que o meteorito não contém vida alienígena fossilizada.
"Assim que obtiveram o resultado, as pessoas foram atrás deles porque é assim que funciona", diz Bernstein. "Nossas chances de não cometer um erro quando criarmos um biomarcador em Marte ou na Europa serão muito melhores se já tivermos feito o equivalente ao que esses caras fizeram depois que McKay et al. Publicaram seu artigo".
Bernstein diz que, simulando condições em outros planetas, os cientistas podem descobrir o que deveria estar acontecendo lá quimicamente e geologicamente. Então, quando visitamos um planeta, podemos ver quão perto a realidade corresponde às previsões. Se houver algo no planeta que não esperávamos encontrar, isso poderia ser uma indicação de que os processos da vida alteraram a imagem.
"O que você tem em Marte ou na Europa é o material que foi entregue", diz Bernstein. “Além disso, você tem o que se formou posteriormente a partir de quaisquer condições presentes. Então (para procurar a vida), você precisa observar as moléculas existentes e ter em mente a química que pode ter acontecido ao longo do tempo. ”
Bernstein acredita que a quiralidade, ou a "mão" de uma molécula, poderia ser um biomarcador em outros mundos. As moléculas biológicas geralmente vêm em duas formas que, embora quimicamente idênticas, têm formas opostas: uma "canhota" e sua imagem no espelho, uma "destra". A capacidade de uma molécula se deve à forma como os átomos se ligam. Enquanto a destreza é uniformemente dispersa por toda a natureza, na maioria dos casos os sistemas vivos na Terra possuem aminoácidos canhotos e açúcares destros. Se as moléculas de outros planetas mostram uma preferência diferente em relação à mão, diz Bernstein, isso pode ser uma indicação de vida alienígena.
"Se você fosse a Marte ou Europa e visse um viés igual ao nosso, com açúcares ou aminoácidos tendo nossa quiralidade, as pessoas simplesmente suspeitariam que fosse contaminação", diz Bernstein. "Mas se você visse um aminoácido com um viés para a direita ou se visse um açúcar que tivesse um viés para a esquerda - em outras palavras, não a nossa forma - isso seria realmente atraente".
No entanto, Bernstein observa que as formas quirais encontradas nos meteoritos refletem o que é visto na Terra: meteoritos contêm aminoácidos canhotos e açúcares destros. Se os meteoritos representam o modelo para a vida na Terra, então a vida em outras partes do sistema solar também pode refletir o mesmo viés na entrega. Assim, algo mais que quiralidade pode ser necessário para a prova da vida. Bernstein diz que encontrar cadeias de moléculas, "como um par de aminoácidos ligados", também pode ser uma evidência da vida ", porque em meteoritos tendemos a ver apenas moléculas únicas".
Fonte original: NASA Astrobiology
