O céu da Terra primitiva pode ter criado os primeiros ingredientes para a vida

De acordo com um estudo publicado em 1º de dezembro no Anais da Academia Nacional de Ciênciasinvestigadores da CU Boulder e seus colaboradores relatam que há milhares de milhões de anos, a atmosfera do jovem planeta pode ter gerado moléculas à base de enxofre que são hoje conhecidas como componentes importantes para a vida.

Esta descoberta desafia a ideia de longa data de que estas moléculas de enxofre só 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 na NASA que conduziu a pesquisa enquanto trabalhava no Departamento de Química e no Instituto Cooperativo para Pesquisa em Ciências Ambientais (CIRES) em CU Boulder.

A importância do enxofre e por que as descobertas são importantes

O enxofre, assim como o carbono, é um elemento vital encontrado em todas as formas de vida, desde bactérias até humanos. Aparece em certos aminoácidos, que servem 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, só surgiam depois que os organismos vivos já estavam presentes e os produziam.

Tentativas anteriores de simular as condições primitivas da Terra muitas vezes falharam em gerar quantidades significativas de biomoléculas de enxofre antes que a vida existisse. 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 consideraram isso um possível sinal de vida.

Novos experimentos revelam a química atmosférica em ação

No entanto, trabalhos anteriores de Reed e da autora sênior Ellie Browne, professora de química e bolsista do CIRES, mostraram que o sulfeto de dimetila poderia se formar naturalmente no laboratório usando apenas gases atmosféricos leves e simples. Isto indicou que a molécula poderia aparecer mesmo em mundos sem vida.

Na sua última experiência, Browne, Reed 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 recriar as condições atmosféricas anteriores ao surgimento da vida.

Trabalhar com enxofre é um desafio, observou Browne. O elemento adere aos equipamentos de laboratório e, na atmosfera, as moléculas à base de enxofre estão presentes em níveis extremamente baixos em comparação com o CO2 e o nitrogênio. “É preciso ter equipamentos que possam medir quantidades incrivelmente pequenas dos produtos”, disse ela.

Usando um espectrómetro de massa muito sensível para identificar e medir compostos químicos, os investigadores descobriram que a sua simulação inicial da Terra produziu uma vasta gama de biomoléculas de enxofre. Estes incluíam os aminoácidos cisteína e taurina, juntamente com a coenzima M, que desempenha um papel fundamental no metabolismo.

Um céu capaz de sustentar um ecossistema em crescimento

A equipe então estimou quanta cisteína toda uma atmosfera antiga poderia gerar. Seus cálculos sugeriram que o céu da Terra primitiva poderia ter produzido cisteína suficiente para sustentar cerca de um octilhão (um seguido de 27 zeros) de células. Em comparação, a Terra moderna contém aproximadamente um nonilhão (um seguido de 30 zeros) de células.

“Embora não sejam tantos como os que estão presentes agora, ainda era muita cisteína num ambiente sem vida. Pode ser suficiente para um ecossistema global em crescimento, onde a vida está apenas a começar”, disse Reed.

Os investigadores propõem que estas biomoléculas atmosféricas podem ter caído à superfície através das chuvas, potencialmente fornecendo a química necessária para ajudar a vida a começar.

“A vida provavelmente exigiu algumas condições muito especializadas para começar, como perto de vulcões ou fontes hidrotermais com química complexa”, disse Browne. “Costumávamos pensar que a vida tinha de começar completamente do zero, mas os nossos resultados sugerem que algumas destas moléculas mais complexas já estavam disseminadas em condições não especializadas, o que pode ter facilitado um pouco o avanço da vida.”