Um sol tempestuoso e ativo pode ter dado início à vida na Terra

Os primeiros blocos de construção da vida na Terra podem ter se formado graças às erupções do nosso Sol, segundo um novo estudo.

Uma erupção solar vista no dia 26 de setembro de 2014 pela sonda SDO (Solar Dynamics Observatory) da NASA. Crédito: NASA

Uma série de experimentos químicos mostram como as partículas solares, colidindo com gases na atmosfera primitiva da Terra, podem formar aminoácidos e ácidos carboxílicos, os blocos de construção básicos das proteínas e da vida orgânica. Os resultados foram publicados na revista Life.

Para entender as origens da vida, muitos cientistas tentam explicar como os aminoácidos, as matérias-primas a partir das quais as proteínas e toda a vida celular, foram formados. A proposta mais conhecida surgiu no final dos anos 1800, quando os cientistas especularam que a vida poderia ter começado em uma "pequena lagoa quente": uma sopa de produtos químicos, energizada por raios, calor e outras fontes de energia, que poderiam se misturar em quantidades concentradas para formar moléculas orgânicas. 

Em 1953, Stanley Miller, da Universidade de Chicago, tentou recriar essas condições primordiais no laboratório. Miller encheu uma câmara fechada com metano, amônia, água e hidrogênio molecular – gases que se acredita serem predominantes na atmosfera primitiva da Terra – e repetidamente acendeu uma faísca elétrica para simular relâmpagos. Uma semana depois, Miller e seu orientador de pós-graduação Harold Urey analisaram o conteúdo da câmara e descobriram que 20 aminoácidos diferentes haviam se formado.

"Essa foi uma grande revelação", disse Vladimir Airapetian, astrofísico estelar do Goddard Space Flight Center da Nasa em Greenbelt, Maryland, e coautor do novo artigo. "A partir dos componentes básicos da atmosfera primitiva da Terra, você pode sintetizar essas moléculas orgânicas complexas."

Mas os últimos 70 anos complicaram essa interpretação. Os cientistas agora acreditam que a amônia (NH3) e o metano (CH4) eram muito menos abundantes; em vez disso, o ar da Terra foi preenchido com dióxido de carbono (CO2) e nitrogênio molecular (N2), que exigem mais energia para se decompor. Esses gases ainda podem produzir aminoácidos, mas em quantidades muito reduzidas.

Buscando fontes alternativas de energia, alguns cientistas apontaram para ondas de choque de meteoros que chegam. Outros citaram a radiação ultravioleta solar. Airapetian, usando dados da missão Kepler, da NASA, apontou para uma nova ideia: partículas energéticas do nosso Sol.

Kepler observou estrelas distantes em diferentes estágios de seu ciclo de vida, mas seus dados fornecem pistas sobre o passado do nosso Sol. Em 2016, a Airapetian publicou um estudo sugerindo que, durante os primeiros 100 milhões de anos da Terra, o Sol era cerca de 30% mais fraco.

Mas as "superexplosões" solares – erupções poderosas que só vemos uma vez a cada 100 anos ou mais hoje – teriam irrompido uma vez a cada 3-10 dias. Essas superexplosões lançam partículas de velocidade próxima à da luz que colidiriam regularmente com nossa atmosfera, dando início a reações químicas.

"Assim que publiquei esse artigo, a equipe da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, entrou em contato comigo", disse Airapetian. 

O Dr. Kobayashi, um professor de química lá, passou os últimos 30 anos estudando química prebiótica. Ele estava tentando entender como os raios cósmicos galácticos – partículas que chegam de fora do nosso sistema solar – poderiam ter afetado a atmosfera primitiva da Terra. "A maioria dos pesquisadores ignora os raios cósmicos galácticos porque eles exigem equipamentos especializados, como aceleradores de partículas", disse Kobayashi.

"Tive a sorte de ter acesso a vários deles perto de nossas instalações." Pequenos ajustes na configuração experimental de Kobayashi poderiam colocar as ideias de Airapetian.

Airapetian, Kobayashi e seus colaboradores criaram uma mistura de gases que correspondem à atmosfera da Terra primitiva como a entendemos hoje. Eles combinaram dióxido de carbono, nitrogênio molecular, água e uma quantidade variável de metano. (A proporção de metano na atmosfera primitiva da Terra é incerta, mas acredita-se que seja baixa.)

Eles filmaram as misturas de gás com prótons (simulando partículas solares) ou as inflamaram com descargas de faíscas (simulando relâmpagos), replicando o experimento de Miller-Urey para comparação.

Enquanto a proporção de metano era superior a 0,5%, as misturas disparadas por prótons (partículas solares) produziam quantidades detectáveis de aminoácidos e ácidos carboxílicos. Mas as descargas de faíscas (relâmpagos) exigiam cerca de 15% de concentração de metano antes que qualquer aminoácido se formasse.

"E mesmo com 15% de metano, a taxa de produção dos aminoácidos por raios é um milhão de vezes menor do que por prótons", acrescentou Airapetian. Os prótons também tendiam a produzir mais ácidos carboxílicos (um precursor de aminoácidos) do que aqueles inflamados por descargas de faíscas.

Tudo o mais sendo igual, as partículas solares parecem ser uma fonte de energia mais eficiente do que os relâmpagos. Mas tudo o mais provavelmente não era igual, sugeriu Airapetian. Miller e Urey assumiram que os relâmpagos eram tão comuns na época da "pequena lagoa quente" quanto são hoje. Mas os relâmpagos, que vêm de nuvens de trovoadas formadas pelo ar quente ascendente, teriam sido mais raros sob um Sol 30% mais fraco.

"Durante as condições frias, você nunca tem relâmpagos, e a Terra primitiva estava sob um Sol bastante fraco", disse Airapetian. "Isso não quer dizer que não poderia ter vindo de um raio, mas o raio parece menos provável agora, e as partículas solares parecem mais prováveis."

Esses experimentos sugerem que nosso jovem Sol ativo poderia ter catalisado os precursores da vida mais facilmente, e talvez mais cedo, do que se supunha anteriormente.

Fonte: nasa.gov