Onde a vida se formou pela primeira vez na Terra? Alguns cientistas acham que pode ter ocorrido em torno de fontes hidrotermais que podem ter existido no fundo do oceano 4,5 bilhões de anos atrás. Em um novo artigo na revista Astrobiologia , cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA descrevem como eles imitaram possíveis ambientes submarinos antigos com uma configuração experimental complexa. Eles mostraram que sob extrema pressão, o fluido dessas antigas rachaduras no fundo do mar misturado com a água do oceano poderia ter reagido com minerais das fontes hidrotermais para produzir moléculas orgânicas - os blocos de construção que compõem quase toda a vida na Terra.

Em particular, a pesquisa estabelece bases importantes para estudos aprofundados de mundos oceânicos como a lua de Saturno, Enceladus, e a lua de Júpiter, Europa, que se acredita que ambos tenham oceanos de água líquida enterrados sob espessas crostas de gelo e podem hospedar atividade hidrotérmica semelhante à que está sendo simulada no JPL. Esta área de pesquisa pertence a um campo de estudo conhecido como astrobiologia, e o trabalho foi feito pela equipe do JPL Icy Worlds como parte do antigo Instituto de Astrobiologia da NASA.

Sob o Mar Antigo

Para simular as condições que podem ter existido no fundo do oceano de uma Terra recém-formada, antes que o mar fervilhava de vida, a então estudante graduada Lauren White e seus colegas conduziram um experimento que reuniu três ingredientes principais:água rica em hidrogênio, como o tipo que poderia ter saído do fundo do mar através de aberturas; água do mar enriquecida com dióxido de carbono, como teria sido da atmosfera antiga; e alguns minerais que podem ter se formado naquele ambiente.

White e colegas, incluindo seu orientador de pós-graduação, o cientista aposentado do JPL Michael Russell - simulou aberturas que não expeliam água particularmente quente (era apenas cerca de 212 Fahrenheit, ou 100 graus Celsius). Um grande desafio na criação da configuração experimental foi manter a mesma pressão encontrada 0,6 milhas (1 km) abaixo da superfície do oceano - cerca de 100 vezes a pressão do ar ao nível do mar. Experimentos anteriores testaram reações químicas semelhantes em câmaras de alta pressão individuais, mas White e seus colegas queriam replicar mais completamente as propriedades físicas desses ambientes, incluindo a forma como os fluidos fluem e se misturam. Isso exigiria manter a alta pressão em várias câmaras, o que aumentou a complexidade do projeto. (Porque uma rachadura ou vazamento mesmo em uma única câmara de alta pressão representa a ameaça de uma explosão, é procedimento operacional padrão em tais casos instalar um escudo anti-explosão entre o aparelho e os cientistas.)

Os cientistas queriam determinar se tais condições antigas poderiam ter produzido moléculas orgânicas - aquelas contendo átomos de carbono em loops ou cadeias, bem como com outros átomos, mais comumente hidrogênio. Exemplos de moléculas orgânicas complexas incluem aminoácidos, que pode eventualmente formar DNA e RNA.

Mas assim como os ovos, farinha, manteiga e açúcar não são a mesma coisa que bolo, a presença de carbono e hidrogênio nos primeiros oceanos não garante a formação de moléculas orgânicas. Enquanto um átomo de carbono e um átomo de hidrogênio podem razoavelmente chocar-se um com o outro neste oceano pré-histórico, eles não se juntariam automaticamente para formar um composto orgânico. Esse processo requer energia, e assim como uma bola não rola colina acima sozinha, o carbono e o hidrogênio não se ligam sem um impulso energético.

Um estudo anterior feito por White e seus colegas mostrou que a água que pulsa através das fontes hidrotermais pode ter formado sulfetos de ferro. Atuando como um catalisador, sulfetos de ferro podem fornecer esse impulso energético, reduzindo a quantidade de energia necessária para que o carbono e o hidrogênio reajam juntos, e aumentando a probabilidade de formarem produtos orgânicos.

O novo experimento testou se essa reação seria provável de ocorrer sob as condições físicas em torno de antigos respiradouros do fundo do mar, se tais aberturas existiam na época. A resposta? sim. A equipe criou formiato e vestígios de metano, ambas as moléculas orgânicas.

Sinais de vida

O metano que ocorre naturalmente na Terra é produzido em grande parte por organismos vivos ou por meio da decomposição de material biológico, incluindo plantas e animais. O metano em outros planetas também pode ser um sinal de atividade biológica? Para usar metano para procurar vida em outros mundos, os cientistas precisam entender suas fontes biológicas e não biológicas, como aquele identificado por White e seus colegas.

"Acho que é realmente significativo termos mostrado que essas reações ocorrem na presença desses fatores físicos, como a pressão e o fluxo, "disse White." Ainda estamos muito longe de demonstrar que a vida poderia ter se formado nesses ambientes. Mas se alguém quiser defender esse caso, Acho que precisaremos ter demonstrado a viabilidade de cada etapa do processo; não podemos tomar nada como garantido. "

O trabalho baseia-se na hipótese de Michael Russell de que a vida na Terra pode ter se formado no fundo do oceano primitivo da Terra. A formação de moléculas orgânicas seria um passo importante nesse processo. Cientistas do mesmo grupo de pesquisa do JPL exploraram outros aspectos deste trabalho, como replicar as condições químicas no oceano primitivo para demonstrar como os aminoácidos podem se formar lá. Contudo, o novo estudo é único na maneira como recriou as condições físicas desses ambientes.

Nos próximos anos, A NASA vai lançar o Europa Clipper, que irá orbitar Júpiter e realizar vários sobrevôos da lua gelada Europa. Os cientistas acreditam que as plumas podem lançar água do oceano lunar para o espaço, que fica abaixo de cerca de duas a 20 milhas (três a 30 quilômetros) de gelo. Essas plumas podem fornecer informações sobre possíveis processos hidrotérmicos no fundo do oceano, pensado para ter cerca de 50 milhas (80 quilômetros) de profundidade. O novo artigo contribui para uma compreensão crescente da química que pode ocorrer em oceanos diferentes do nosso, que ajudará os cientistas a interpretar as descobertas dessa missão e de outras que virão.