Como a vida começou na Terra? A neblina atmosférica pode ter sido a chave

Um estudo recente aceito pelo The Planetary Science Journal e atualmente disponível no servidor de pré-impressão arXiv investiga como as neblinas orgânicas que existiam na Terra entre a formação inicial do planeta e 500 milhões de anos depois, também conhecido como éon geológico Hadeano, poderiam ter contido os blocos de construção necessários para a vida, incluindo nucleobases e aminoácidos. Este estudo tem o potencial não apenas de ajudar os cientistas a compreender melhor as condições na Terra primitiva, mas também se essas mesmas condições na maior lua de Saturno, Titã, poderiam produzir os blocos de construção da vida.

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Nesse artigo, o Universe Today discute este estudo recente com o Dr. Ben KD Pearce, que é pós-doutorado no Departamento Morton K. Blaustein de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade Johns Hopkins e autor principal do estudo, em relação às descobertas do estudo, potencial seguimento da pesquisa, a próxima missão Dragonfly da NASA em Titã e se ele acha que há vida em Titã.

Pearce conta ao Universe Today sobre como estudos de laboratório anteriores envolvendo Carl Sagan descobriram que a maior diluição (ou adição de um solvente como a água) para fazer as reações químicas funcionarem era de aproximadamente 10 partes por milhão (ppm). Se a diluição fosse muito forte, as moléculas da mistura química não se encontrariam, diz ele.

“Afinal, a Terra primitiva era um lugar nebuloso, muito parecido com a lua de Saturno, Titã”, disse o Dr. Pearce ao Universe Today. “Isso ocorre porque há mais de 4 bilhões de anos, a Terra tinha uma atmosfera rica em hidrogênio, metano e nitrogênio, semelhante a Titã! O que é interessante sobre essas partículas de neblina é que elas são essencialmente flocos de neve biomoleculares, ou seja, grandes agregados de blocos de construção da vida ligadas entre si. Quando essas partículas se fixaram na superfície da Terra, há mais de 4 bilhões de anos, e caíram em lagoas, as ligações teriam se quebrado e você poderia obter uma lagoa rica em blocos de construção da vida. Queríamos saber se essa fonte poderia exceder o limite de 100 micromolares em lagoas, o que poderia ser concentrado o suficiente para que reagissem e começassem o processo de formação das primeiras moléculas de informação, como o ácido ribonucleico (RNA).”

Para o estudo, os pesquisadores criaram neblinas orgânicas em laboratório sob condições atmosféricas contendo entre 0,5% e 5% de metano e analisaram as neblinas em busca de vestígios de aminoácidos e nucleobases usando um cromatógrafo gasoso/espectrômetro de massa (GC/MS). Além disso, eles aqueceram as amostras em até 200°C (392°F) para simular também as amostras apoiadas em uma superfície inabitável. A equipe então comparou seus resultados com modelos de computador para investigar o número de nucleobases que estariam presentes nesses mesmos ambientes.

“Quando modelamos as concentrações de nucleobases em lagoas a partir de neblinas orgânicas (fazendo uso de nossos dados experimentais), descobrimos que esta fonte pode ser a fonte mais rica e duradoura que modelamos até o momento”, disse o Dr. Pearce ao Universe. Hoje. “Como um lembrete, todas as fontes que estudamos até agora (meteoritos, poeira interplanetária e HCN atmosférico) levaram a concentrações abaixo de 100 micromolares; no entanto, agora finalmente encontramos uma fonte que ultrapassa esse limite.”

No final, a equipe descobriu que nucleobases poderiam existir em “pequenas lagoas quentes” na Terra durante o éon geológico Hadeano. Com o experimento de aquecimento, a equipe constatou que tais amostras não sobreviveriam em uma superfície quente. Finalmente, eles concluíram que as neblinas orgânicas poderiam produzir os blocos de construção da vida apenas em uma atmosfera rica em metano na Terra antiga, “mas não tão rica a ponto de criar uma superfície inabitável”, observa o Dr. Pearce ao Universe Today. Dadas estas descobertas incríveis, que investigação de acompanhamento está a ser conduzida ou planejada?

“Atualmente estou construindo uma nova configuração experimental para ser usada em meu laboratório no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias da Purdue University, que será inaugurado no outono de 2024”, disse o Dr. Pearce ao Universe Today. “Este laboratório é chamado Laboratório de Pesquisa de Origens e Astrobiologia. Este experimento permitirá que meu novo grupo de pesquisa modele simultaneamente a química atmosférica (por exemplo, HCN e produção de neblina orgânica) e a química dos lagos da Terra primitiva. Nosso objetivo inicial será usar isso para demonstrar a produção das primeiras moléculas de informação da vida, como o RNA, em um ambiente simulado da Terra primitiva.”

Este estudo ocorre no momento em que a NASA planeja enviar sua missão Dragonfly para Titã, que atualmente tem data de lançamento planejada para julho de 2028 e com o pouso na superfície de Titã estimado em algum momento de 2034 nos campos de dunas “Shangri-La”. Dragonfly é um quadricóptero cujo objetivo será “saltar” ao redor de Titã em busca de evidências da habitabilidade potencial de Titã, e atualmente tem um cronograma de missão planejado de 10 anos, com a fase científica compreendendo 3,3 anos. Sua carga científica consistirá em um espectrômetro de massa, espectrômetro de raios gama e nêutrons, pacote de geofísica e meteorologia e um conjunto de câmeras microscópicas e panorâmicas.

O Dragonfly está programado para operar durante o dia de Titã e permanecer no solo à noite, cada um durando aproximadamente oito dias terrestres ou 192 horas. Atualmente, a hipótese é que o Dragonfly será capaz de voar até 16 quilômetros com uma única carga de bateria, com suas baterias consistindo em um Gerador Termoelétrico de Radioisótopos Multimissão (MMRTG) que carregará durante a noite. Os MMRTGs têm uma história de sucesso em missões espaciais, pois são atualmente usados ​​para alimentar os rovers Curiosity e Perseverance da NASA em Marte. Mas como o Dragonfly contribuirá ou refutará as descobertas deste estudo?

O Dr. Pearce diz ao Universe Today: “Considerando que há toneladas de neblina orgânica em Titã, podemos esperar que a superfície contenha partículas preservadas de neblina orgânica ricas nos blocos de construção da vida. O Dragonfly conterá um espectrômetro de massa e será capaz de caracterizar os blocos de construção da vida nessas partículas, potencialmente validando nossos estudos laboratoriais.”

Titã tem uma rica história de exploração, já que inúmeras naves espaciais ao longo de várias décadas permitiram-nos obter maiores conhecimentos sobre este mundo misterioso, que não é apenas a segunda maior lua de todo o sistema solar, mas a única lua com uma atmosfera espessa. Embora as câmeras a bordo das espaçonaves Pioneer 11, Voyager 1 e Voyager 2 da NASA não tenham conseguido obter imagens da superfície de Titã devido à atmosfera espessa e nebulosa da lua, a espaçonave Cassini da NASA usou com sucesso suas câmeras infravermelhas para obter imagens da superfície de Titã pela primeira vez. Foram estas imagens que confirmaram hipóteses anteriores de que Titã possuía lagos de metano e etano líquidos que só podem existir em temperaturas extremamente baixas, com a temperatura da superfície de Titã sendo de –179°C (–290°F).

A Cassini carregou consigo a sonda Huygens da Agência Espacial Europeia, que se separou da nave espacial em órbita e aterrou na superfície de Titã, enviando de volta características superficiais de rochas arredondadas que só poderiam ter-se formado em condições líquidas. Mas, dado que Titã poderia assemelhar-se a uma Terra primitiva com a sua atmosfera de metano e lagos líquidos, encontraremos vida em Titã?

“O único ambiente habitável em Titã está nas profundezas do subsolo, o que não é fácil de alcançar sem uma broca ou um gêiser vomitando coisas na superfície”, disse o Dr. Pearce ao Universe Today. “Portanto, não tenho certeza se estaremos procurando os melhores lugares por décadas além do Dragonfly. Também é difícil para mim imaginar uma origem da vida em Titã, dado que nossas melhores hipóteses atuais envolvem ciclos de lagoas úmidas e secas. isso não estaria disponível em Titã a –180°C. No entanto, se aprendi alguma coisa com a ciência na última década, é que muitas vezes descobrimos que estamos errados por meio de novas descobertas, e eu absolutamente saúdo isso! É sempre melhor olhar, apenas em caso.”