Como as reações químicas em um planeta sem vida flutuando na escuridão do espaço podem de repente dar origem a organismos vivos é uma das maiores questões na ciência. Nós nem sabemos se os blocos de construção molecular da vida na Terra foram criados aqui ou se eles foram trazidos para cá por cometas e meteoritos.
Artigo traduzido de The Conversation. Autor: Ravi Desai.
Usando dados da missão Cassini da NASA/ESA, descobrimos moléculas na maior lua de Saturno, Titã, que achamos que conduzem a produção de compostos orgânicos complexos. Estas são moléculas que nunca foram vistas em nosso sistema solar anteriormente. A descoberta não só faz de Titã um grande concorrente por hospedar algum tipo de vida primitiva, mas também o torna o lugar ideal para estudar como a vida pode ter surgido de reações químicas em nosso próprio planeta.
Os blocos de vida molecular são compostos orgânicos, incluindo aminoácidos que podem ser arranjados em proteínas, RNA e DNA em células vivas. Até agora, os cientistas encontraram esses compostos em meteoritos, cometas e poeira interestelar. Mas o problema é que esses materiais se formaram há milhões de anos, o que significa que não temos como saber como eles foram criados.
Excitantemente, parece que esses compostos estão sendo criados em Titã hoje. A luz solar e as partículas energéticas da magnetosfera de Saturno conduzem reações na atmosfera superior da lua, que é dominada por nitrogênio, metano e hidrogênio. Isso leva a compostos orgânicos maiores que descem para formar a “neblina” característica da lua e as extensas dunas – eventualmente chegando à superfície.
As reações químicas na atmosfera de Titã. Os ânions da cadeia de carbono estão na caixa verde. ESA, CC BY-SA.
Para fazer essas descobertas surpreendentes, publicadas no Astrophysical Journal Letters, a espaçonave Cassini mergulhou pela atmosfera superior de Titã. Usando dados transmitidos de volta à Terra, identificamos a presença de moléculas de carga negativa chamadas “ânions da cadeia de carbono”. Eles parecem “semear” os compostos orgânicos maiores observados na lua – como hidrocarbonetos poliaromáticos e cianopolinos – que poderiam servir como ingredientes essenciais para formas iniciais de vida. Experimentos de laboratório também mostraram que os aminoácidos poderiam existir lá, mas os instrumentos na Cassini não estão equipados para detectá-los.
As moléculas negativamente carregadas, como estas, são raras nos ambientes espaciais, pois precisam reagir e combinar com outras moléculas, o que significa que elas podem ser rapidamente perdidas. No entanto, quando presentes, eles parecem ser um “elo perdido” crucial entre moléculas simples e compostos orgânicos complexos.
Então, a vida pode existir atualmente em Titã? Não é impossível. As plumas de água que surgem nas erupções de outra lua de Saturno, Enceladus, fornecem uma fonte chave de oxigênio, que chega à atmosfera superior de Titã. Titã foi considerado o lugar mais provável além da Terra para hospedar a vida pelo índice de habitabilidade planetária. Mas a vida provavelmente seria bastante primitiva devido às condições de frio. A presença de mares líquidos de metano e etano também significa que os organismos potenciais teriam que funcionar de forma bastante diferente da vida na Terra.
Traçando a vida na Terra
Notavelmente, processos semelhantes são observados em vastas nuvens moleculares além do nosso sistema solar, onde as estrelas nascem. Depois que as primeiras estrelas no universo colapsaram e fundiram elementos mais pesados, ocorreu uma química orgânica rica. Nestes ambientes, as moléculas carregadas negativamente demonstraram atuar como um catalisador para a formação de componentes orgânicos maiores, que poderiam então ser transferidos para sistemas solares e cometas formados nessa nuvem.
A química interestelar complexa levou à teoria de que os blocos de construção da vida poderiam ter sido entregues à Terra a partir de cometas que se formaram nessas nuvens moleculares. A missão Rosetta da ESA detectou a aminoácido glicina ao visitar o Comet 67P/Churymov-Gerasimenko. No entanto, a nova descoberta torna totalmente possível que o processo de criação de vida a partir de moléculas simples tenha ocorrido na Terra.
Neblina na atmosfera de Titã. Wikipedia.
A atmosfera densa de nitrogênio e metano de Titã é semelhante à do início da Terra, cerca de 2,5-4 bilhões de anos atrás. Neste momento, antes da acumulação de oxigênio, grandes quantidades de metano resultaram em química orgânica semelhante à observada em Titã hoje. A lua é, portanto, um alvo de alta prioridade na busca do início da vida.
Ao fazer observações detalhadas a longo prazo de Titã, podemos um dia ser capazes de rastrear a viagem de pequenas para grandes variedades químicas para entender o como complexas moléculas orgânicas são produzidas. Talvez possamos até identificar a mudança súbita de moléculas orgânicas complexas para organismos vivos. As observações de acompanhamento da atmosfera de Titã já estão em andamento usando poderosos telescópios terrestres, como o ALMA. Outras missões para explorar Titã também estão em andamento – é crucial que elas estejam equipadas para detectar as assinaturas da vida.
Transporte universal
O fato de que agora vemos que a mesma química que ocorre em Titan também ocorrem nas nuvens moleculares é fascinante, pois indica a natureza universal desses processos. A questão agora: isso também poderia acontecer dentro de outras atmosferas ricas em nitrogênio e metano, como em Plutão ou na lua Tritão de Netuno? E nos milhares de exoplanetas descobertos nos últimos anos, circundando estrelas próximas?
Imagens de radar revelam lagos na superfície de Titã. NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS.
O conceito de um caminho universal para os blocos de construção da vida tem implicações para o que precisamos procurar na busca por toda a vida no universo. Se detectarmos as moléculas que acabamos de ver em Titã em outro ambiente, saberíamos que moléculas orgânicas maiores e, portanto, os aminoácidos, podem existir lá.
Futuras missões, como o Telescópio Espacial James Webb da NASA e a missão exoplanetária Plato, da ESA, estão programadas para estudar esses processos no nosso sistema solar e em planetas orbitando as estrelas próximas. O Reino Unido está planejando sua própria missão exoplanetária, Twinkle, que também procurará assinaturas de moléculas orgânicas.
Embora não tenhamos detectado a própria vida, a presença de moléculas orgânicas complexas em Titã, cometas e dentro do meio interestelar significa que certamente estamos próximos de encontrar seus começos. E é tudo graças à viagem exploratória da Cassini de 20 anos. Portanto, pense nesta magnífica nave espacial, já que termina sua missão em setembro com uma queda final na atmosfera de Saturno.