O antigo céu da Terra pode ter desempenhado um papel maior no início da vida do que os cientistas acreditam.
Um estudo publicado em 1º de dezembro disse Anais da Academia Nacional de CiênciasOs investigadores da CU Boulder e os seus colaboradores relatam que há milhares de milhões de anos, a atmosfera do jovem planeta poderia ter produzido moléculas à base de enxofre que são conhecidas por serem ingredientes importantes para a vida hoje.
A descoberta desafia a ideia de longa data de que estas moléculas de enxofre se formaram depois de a vida já ter existido na Terra.
“Nosso estudo pode nos ajudar a compreender a evolução da vida em seus estágios iniciais”, disse o primeiro autor Nate Reed, pós-doutorado da NASA que conduziu a pesquisa enquanto trabalhava no Departamento de Química da CU Boulder e no Instituto Cooperativo para Pesquisa em Ciências Ambientais (CIRES).
A importância do enxofre e por que as descobertas são importantes
O enxofre, assim como o carbono, é um elemento importante encontrado em todas as formas de vida, desde bactérias até humanos. Ocorre em certos aminoácidos, que atuam como blocos básicos de construção das proteínas.
Embora o enxofre estivesse presente na atmosfera primitiva, a maioria dos cientistas acreditava que as moléculas orgânicas de enxofre, como os aminoácidos, surgiram depois que os organismos vivos já estavam presentes e as produziram.
Tentativas anteriores de simular as condições da Terra primitiva muitas vezes não conseguiram produzir quantidades significativas de moléculas orgânicas de enxofre antes da existência de vida. Quando estas moléculas apareceram, formaram-se apenas sob condições incomuns ou altamente específicas que provavelmente não seriam comuns em todo o planeta.
Devido a este contexto, a comunidade científica reagiu fortemente quando o Telescópio Espacial James Webb detectou sulfeto de dimetila, um composto de enxofre produzido por algas marinhas na atual Terra, na atmosfera de um exoplaneta chamado K2-18b. Muitos consideram isso um possível sinal de vida.
Novos experimentos revelam a química atmosférica em ação
No entanto, trabalhos anteriores de Reed e do autor sênior Eli Brown, professor de química e bolsista do CIRES, mostraram que o sulfeto de dimetila pode se formar naturalmente no laboratório usando apenas gases atmosféricos leves e comuns. Isso indica que as moléculas podem existir mesmo na Terra sem vida.
Na sua última experiência, Brown, Reid e a sua equipa testaram o que o céu primitivo da Terra poderia ter sido capaz de produzir. Eles iluminaram uma mistura de metano, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e nitrogênio para reconstruir as condições atmosféricas antes do surgimento da vida.
Trabalhar com enxofre é um desafio, observou Brown. O material fica preso em equipamentos de laboratório e as moléculas à base de enxofre na atmosfera estão presentes em níveis extremamente baixos em comparação com o CO2 e o nitrogênio. “É preciso ter equipamentos que possam medir quantidades incrivelmente pequenas de produto”, disse ele.
Usando um espectrômetro de massa altamente sensível para detectar e quantificar compostos químicos, os pesquisadores descobriram que sua simulação inicial da Terra produziu uma ampla gama de biomoléculas de enxofre. Estes incluem os aminoácidos cisteína e taurina, juntamente com a coenzima M, que desempenham um papel importante no metabolismo.
Um céu capaz de sustentar um ecossistema em crescimento
A equipe então estimou quanta cisteína toda a atmosfera antiga poderia ter produzido. Seus cálculos sugerem que o céu primitivo da Terra poderia ter produzido cisteína suficiente para sustentar cerca de um octilhão (um seguido de 27 zeros) de células. Em comparação, a Terra moderna tem cerca de um milhão (uma seguida de 30 zeros) de células.
“Mesmo que não fosse tanto como é agora, ainda havia muita cisteína em um ambiente sem vida. Poderia ter sido suficiente para um ecossistema global nascente, onde a vida estava apenas começando”, disse Reed.
Os investigadores propõem que estas moléculas orgânicas atmosféricas podem ter caído à superfície através da precipitação, fornecendo potencialmente a química necessária para ajudar a vida a começar.
“A vida provavelmente exigia algumas condições muito especiais, como proximidade de vulcões ou fontes hidrotermais com química complexa”, disse Brown. “Pensávamos que a vida tinha de começar completamente do zero, mas os nossos resultados indicam que algumas destas moléculas complexas já foram elaboradas em condições não especializadas, o que pode ter facilitado um pouco o avanço da vida.”
