Um produto químico conhecido por ser perigoso para os humanos pode ter desempenhado um papel inesperado nos primeiros estágios da vida na Terra. O cianeto de hidrogênio, que é altamente venenoso, pode congelar em cristais em baixas temperaturas. Simulação computacional publicada em Academia de Ciências Centrais sugerem que algumas das superfícies desses cristais são incomumente reativas, permitindo a ocorrência de processos químicos que normalmente não ocorrem em condições tão frias. Segundo os investigadores, estas reações podem ter iniciado uma cadeia de eventos que criou vários blocos de construção fundamentais da vida.
“Talvez nunca saibamos exactamente como a vida começou, mas compreender como surgiram alguns dos seus ingredientes está ao nosso alcance. O cianeto de hidrogénio é provavelmente uma fonte desta complexidade química, e demonstrámos que pode reagir surpreendentemente rapidamente em locais frios,” afirma Martin Rahm, autor correspondente do estudo.
Cianeto de hidrogênio além da Terra e no início da química
O cianeto de hidrogênio não é incomum no universo. Foi detectado em cometas e nas atmosferas de planetas e luas (como a lua de Saturno, Titã). Quando o cianeto de hidrogênio interage com a água, podem ser formados polímeros, aminoácidos e nucleobases (componentes de proteínas e fitas de DNA, respectivamente). Para entender melhor o quão reativa essa molécula pode ser, Marco Cappelletti, Hilda Sundström e Martin Rahm usaram simulações de computador para estudar o cianeto de hidrogênio em seu estado congelado.
Nas suas simulações, a equipe modelou um cristal estável de cianeto de hidrogênio na forma de um longo cilindro com cerca de 450 nanômetros de comprimento. O desenho incluía uma base arredondada e um topo com várias faces planas que lembravam uma pedra preciosa facetada. Este desenho é consistente com observações anteriores de formações cristalinas descritas como “teias” que se estendem para fora a partir de um ponto central onde as extremidades poligonais se encontram.
Química inesperada no frio intenso
Os cálculos mostraram que estes cristais congelados podem facilitar reações químicas que normalmente estão ausentes em condições muito frias. Ao analisar o comportamento químico das superfícies cristalinas, os pesquisadores identificaram duas vias de reação que podem converter o cianeto de hidrogênio em isocianeto de hidrogênio, um composto mais reativo. Dependendo da temperatura, esta conversão pode ocorrer em minutos ou levar vários dias. Os pesquisadores observam que a presença de isocianeto de hidrogênio na superfície do cristal aumenta a probabilidade de que moléculas prebióticas ainda mais complexas possam se formar ali.
Testando previsões em laboratório
A equipe espera que suas descobertas inspirem experimentos de laboratório para testar essas previsões. Uma abordagem proposta envolve esmagar cristais de cianeto de hidrogênio na presença de substâncias como água para expor superfícies cristalinas frescas. Os cientistas puderam então observar se estas superfícies facilitam a formação de moléculas complexas em condições extremamente frias.
Os autores agradecem o financiamento do Conselho Sueco de Pesquisa e da Infraestrutura Acadêmica Nacional para Supercomputação na Suécia.
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