O antigo céu da Terra pode ter desempenhado um papel maior na origem da vida do que os cientistas pensavam anteriormente.
De acordo com um estudo publicado em 1º de dezembro em 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 agora conhecidas por serem componentes essenciais 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 se ter estabelecido na Terra.
“Nossa pesquisa 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 e no Instituto Conjunto de Pesquisa Ambiental (CIRES) em CU Boulder.
A importância do enxofre e por que essas descobertas são importantes
O enxofre, assim como o carbono, é um elemento vital encontrado em todas as formas de vida, desde bactérias até humanos. Está contido em alguns aminoácidos, que servem como os principais blocos 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 modelar as condições iniciais da Terra muitas vezes falharam em produzir quantidades significativas de biomoléculas de enxofre antes que a vida existisse. Se estas moléculas apareceram, formaram-se apenas sob condições incomuns ou muito específicas que provavelmente não seriam comuns a todo o planeta.
Devido a este contexto, a comunidade científica reagiu fortemente quando o Telescópio Espacial James Webb descobriu o sulfureto de dimetilo, um composto de enxofre produzido por algas marinhas na Terra moderna, 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 Brown, professora de química e bolsista do CIRES, mostraram que o sulfeto de dimetila pode se formar naturalmente no laboratório usando apenas gases atmosféricos leves e simples. Isto significava que a molécula poderia aparecer mesmo em mundos sem vida.
Na sua última experiência, Brown, Reid e a sua equipa testaram o que poderá ter criado o céu primitivo da Terra. Eles iluminaram uma mistura de metano, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e nitrogênio para recriar as condições atmosféricas antes do surgimento da vida.
Trabalhar com enxofre é difícil, observou Brown. O elemento adere aos equipamentos de laboratório e as moléculas à base de enxofre estão presentes na atmosfera em níveis extremamente baixos em comparação com o CO2 e o nitrogênio. “É preciso ter equipamentos que possam medir quantidades incrivelmente pequenas de produtos”, disse ela.
Usando um espectrômetro de massa altamente sensível para identificar e medir compostos químicos, os pesquisadores descobriram que a modelagem inicial da Terra produziu uma ampla gama de biomoléculas de enxofre. Isso inclui os aminoácidos cisteína e taurina, bem como a coenzima M, que desempenha um papel fundamental no metabolismo.
Um céu capaz de sustentar um ecossistema em crescimento
A equipe então calculou quanta cisteína toda a atmosfera antiga poderia produzir. Seus cálculos sugeriram que o céu primitivo da Terra poderia ter produzido cisteína suficiente para sustentar cerca de um octilhão (um seguido por 27 zeros) de células. Em comparação, a Terra moderna contém aproximadamente um não-milhão de células (uma com 30 zeros).
“Embora não tanto como agora, ainda havia muita cisteína em um ambiente sem vida. Poderia ser suficiente para um ecossistema global inicial onde a vida está apenas começando”, disse Reid.
Os investigadores sugerem que estas biomoléculas atmosféricas podem ter caído à superfície através da precipitação, potencialmente fornecendo os produtos químicos necessários para a origem da vida.
“A vida provavelmente exigiu condições muito especializadas para começar, como perto de vulcões ou fontes hidrotermais com química complexa”, disse Brown. “Costumávamos pensar que a vida tinha de começar completamente do zero, mas os nossos resultados mostram que algumas destas moléculas mais complexas já estavam disseminadas em ambientes não especializados, o que pode ter tornado a vida um pouco mais fácil.”
