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Um Sol instável e ativo pode ter iniciado a vida na Terra

Traduzido por Julio Batista
Original de Miles Hatfield para a NASA Goddard

Os primeiros blocos de construção da vida na Terra podem ter se formado graças a erupções do nosso Sol, segundo um novo estudo.

Uma série de experimentos químicos mostra como as partículas solares, colidindo com gases na atmosfera primitiva da Terra, podem formar aminoácidos e ácidos carboxílicos, os blocos básicos de construção das proteínas e da vida orgânica. As descobertas foram publicadas na revista Life.

Para entender a origem da vida, muitos cientistas tentam explicar como os aminoácidos, a matéria-prima a partir da qual as proteínas e toda a vida celular, foram formados. A proposta mais conhecida se originou no final de 1800, quando os cientistas especularam que a vida poderia ter começado em um “pequeno lago quente”: uma sopa de produtos químicos, energizada por raios, calor e outras fontes de energia, que poderiam se misturar em quantidades concentradas para formar moléculas orgânicas.

Em 1953, Stanley Miller, da Universidade de Chicago, EUA, tentou recriar essas condições primordiais no laboratório. Miller encheu uma câmara selada com metano, amônia, água e hidrogênio molecular – gases que se acredita serem predominantes na atmosfera primitiva da Terra – e acendeu repetidamente uma faísca elétrica para simular um raio. Uma semana depois, Miller e seu orientador Harold Urey analisaram o conteúdo da câmara e descobriram que 20 aminoácidos diferentes haviam se formado.

“Foi uma grande revelação”, disse Vladimir Airapetian, astrofísico estelar do Centro de Voos Espaciaiis Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA, e coautor do novo paper. “A partir dos componentes básicos da atmosfera da Terra primitiva, você pode sintetizar essas moléculas orgânicas complexas.”

Mas os últimos 70 anos complicaram essa interpretação. Os cientistas agora acreditam que amônia (NH3) e metano (CH4) eram muito menos abundantes; em vez disso, o ar da Terra estava cheio de dióxido de carbono (CO2) e nitrogênio molecular (N2), que exigem mais energia para se decompor. Esses gases ainda podem produzir aminoácidos, mas em quantidades bastante reduzidas.

Buscando fontes alternativas de energia, alguns cientistas apontaram para ondas de choque de meteoros que impactaram a Terra. Outros citaram a radiação ultravioleta solar. Airapatian, usando dados da missão Kepler da NASA, apontou para uma nova ideia: partículas energéticas do nosso Sol.

A energia do nosso jovem Sol – 4 bilhões de anos atrás – ajudou na criação de moléculas na atmosfera da Terra que permitiram que ela esquentasse o suficiente para incubar a vida. (Créditos: Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA/Genna Duberstein)

Kepler observou estrelas distantes em diferentes estágios de seu ciclo de vida, mas seus dados fornecem pistas sobre o passado de nosso Sol. Em 2016, Airapetian publicou um estudo sugerindo que, durante os primeiros 100 milhões de anos da Terra, o Sol era cerca de 30% mais escuro. Mas as “supererupções” solares – erupções poderosas que vemos apenas uma vez a cada 100 anos ou mais hoje – teriam entrado em cena uma vez a cada 3-10 dias. Essas supererupções lançam partículas próximas à velocidade da luz que colidem regularmente com nossa atmosfera, iniciando reações químicas.

“Assim que publiquei o paper, a equipe da Universidade Nacional de Yokohama, do Japão, entrou em contato comigo”, disse Airapetian.

Dr. Kobayashi, um professor de química da universidade, passou os últimos 30 anos estudando a química prebiótica. Ele estava tentando entender como os raios cósmicos galácticos — partículas vindas de fora do nosso Sistema Solar — poderiam ter afetado a atmosfera primitiva da Terra. “A maioria dos investigadores ignora os raios cósmicos galácticos porque requerem equipamentos especializados, como aceleradores de partículas”, disse Kobayashi. “Tive a sorte de ter acesso a vários deles perto de nossas instalações.” Pequenos ajustes na configuração experimental de Kobayashi podem testar as ideias de Airapatian.

Airapetian, Kobayashi e seus colaboradores criaram uma mistura de gases que combina com a atmosfera da Terra primitiva como a entendemos hoje. Eles combinaram dióxido de carbono, nitrogênio molecular, água e uma quantidade variável de metano (a proporção de metano na atmosfera primitiva da Terra é incerta, mas acredita-se que seja baixa). Eles dispararam as misturas de gás com prótons (simulando partículas solares) ou as estimularam com descargas de faíscas (simulando relâmpagos), replicando o experimento de Miller-Urey para comparação.

Desde que a proporção de metano fosse superior a 0,5%, as misturas disparadas por prótons (partículas solares) produziam quantidades detectáveis ​​de aminoácidos e ácidos carboxílicos. Mas as descargas de faíscas (relâmpagos) exigiam cerca de 15% de concentração de metano antes que qualquer aminoácido se formasse.

“E mesmo com 15% de metano, a taxa de produção de aminoácidos por raios é um milhão de vezes menor do que por prótons”, acrescentou Airapetian. Os prótons também tendiam a produzir mais ácidos carboxílicos (um precursor dos aminoácidos) do que aqueles estimuladods por descargas de faíscas.

Com todo o resto sendo parecido, as partículas solares parecem ser uma fonte de energia mais eficiente do que os raios. Mas as coisas eram bem diferentes na época, sugeriu Airapetian. Miller e Urey presumiram que os raios eram tão comuns na época do “pequeno lago quente” quanto hoje. Mas o raio, que vem de nuvens de tempestade formadas pelo ar quente ascendente, teria sido mais raro sob um Sol 30% mais fraco.

“Durante condições frias, você nunca tem raios, e a Terra primitiva estava sob um Sol muito fraco”, disse Airapetian. “Isso não quer dizer que não poderia ter vindo de um raio, mas o raio parece menos provável agora, e as partículas solares parecem mais prováveis.”

Esses experimentos sugerem que nosso jovem Sol ativo poderia ter catalisado os precursores da vida mais facilmente, e talvez antes, do que se supunha anteriormente.

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Julio Batista

Sou Julio Batista, de Praia Grande, São Paulo, nascido em Santos. Professor de História no Ensino Fundamental II. Auxiliar na tradução de artigos científicos para o português brasileiro e colaboro com a divulgação do site e da página no Facebook. Sou formado em História pela Universidade Católica de Santos e em roteiro especializado em Cinema, TV e WebTV e videoclipes pela TecnoPonta. Autodidata e livre pensador, amante das ciências, da filosofia e das artes.