No início do Sistema Solar, a Terra era um planeta muito diferente do atual. Vulcões, colisões frequentes de asteroides e oceanos primitivos faziam parte de um ambiente que, apesar das condições extremas, acabou favorecendo o surgimento da vida.
Cientistas tentam entender como elementos indispensáveis para os processos biológicos passaram a fazer parte da composição do planeta durante seus primeiros estágios de formação.
“A hipótese mais aceita é que vieram junto com o próprio material que construiu o planeta, ou seja, os pequenos corpos rochosos e metálicos que foram se juntando para formar a Terra já traziam fósforo e nitrogênio na composição”, disse Douglas Galante, astrobiólogo, professor de Geobiologia do Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo (USP), em entrevista ao Olhar Digital. “Por muito tempo se imaginou que boa parte desses elementos teria chegado só no fim da formação da Terra, trazida por corpos vindos da parte externa do Sistema Solar, mais ricos em voláteis, que teriam migrado para perto e caído aqui”.
Toda a vida na Terra precisa dos mesmos elementos: carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre (CHNOPS). Esses elementos vieram do espaço, nasceram no interior das estrelas e se espalharam em nuvens de gás e poeira. A gravidade fez com que esse material se aglomerasse, formando novas estrelas e objetos menores, como planetas. – Crédito: NASA
Um estudo apoiado pela NASA sugere, no entanto, que parte dessa história pode ser diferente. Os resultados indicam que elementos essenciais para a vida podem ter sido fornecidos principalmente por materiais formados mais perto do Sol.
Conduzida por cientistas da Universidade Rice, em Houston, Texas, EUA, e publicada este mês na revista Science Advances, a pesquisa investigou a origem do fósforo e do nitrogênio, dois elementos indispensáveis para os seres vivos e que fazem parte do grupo conhecido como CHNOPS, que inclui ainda carbono, hidrogênio, oxigênio e enxofre. Juntos, eles formam a base química da vida como a conhecemos.
Galante explica a importância de cada um desses elementos. “O carbono é o que dá a estrutura, porque consegue formar cadeias longas e estáveis, e é nele que se montam praticamente todas as moléculas orgânicas. O hidrogênio e o oxigênio aparecem na água, que é o meio onde a química da vida acontece, e entram em quase todas as moléculas biológicas. O nitrogênio é peça central das proteínas e do material genético, o DNA e o RNA. O fósforo faz parte da estrutura do DNA e do RNA e também da molécula que a célula usa para guardar e gastar energia. E o enxofre ajuda a dar forma e função a várias proteínas”.
Segundo o especialista, “sem qualquer um deles, a bioquímica como a conhecemos simplesmente não se monta, e por isso, quando procuramos sinais de vida em outros lugares, começamos justamente procurando por esses ingredientes”.
Elementos químicos são produzidos por estrelas
A história começa antes mesmo da formação da Terra. Os elementos químicos que compõem os organismos vivos foram produzidos no interior de estrelas antigas e lançados ao espaço quando elas encerraram seus ciclos de vida.
Há cerca de 4,6 bilhões de anos, parte desse material deu origem ao Sol. Ao redor da estrela recém-formada, um disco de gás e poeira começou a se transformar em planetas, luas, asteroides e cometas.
Nesse ambiente surgiram os planetesimais, pequenos corpos considerados os blocos de construção dos planetas. Muitos desapareceram em colisões, enquanto outros sobreviveram e deixaram registros preservados em meteoritos.
Douglas Galante, astrobiólogo, professor de Geobiologia do Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo (USP), falou ao Olhar Digital sobre o novo estudo apoiado pela NASA. – Créditos: Divulgação/USP
Meteoritos: cápsulas do tempo para entender o Sistema Solar
Esses meteoritos funcionam como cápsulas do tempo. Ao estudá-los, os cientistas conseguem reconstruir condições que existiam nos primeiros milhões de anos do Sistema Solar.
Os pesquisadores analisaram principalmente dois grupos desses objetos: os meteoritos metálicos, derivados dos planetesimais mais antigos, e os condritos, meteoritos rochosos formados posteriormente.
Por muito tempo, a hipótese dominante apontava que os condritos do Sistema Solar externo seriam os principais responsáveis por entregar à Terra os elementos essenciais à vida. O novo estudo, no entanto, indica um cenário mais complexo.
A pesquisa combinou experimentos laboratoriais e modelos geoquímicos para reconstruir a distribuição de fósforo e nitrogênio no Sistema Solar primitivo. Os resultados mostram que essa distribuição sofreu mudanças ao longo da evolução do disco protoplanetário, influenciada por processos como a formação de planetas gigantes.
Nesse contexto, os dados sugerem que o interior do Sistema Solar pode ter tido um papel mais relevante do que se imaginava na disponibilidade desses elementos.
O engenheiro químico Gabriel Gonçalves Silva, formado pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), mestre em engenharia bioquímica pela mesma instituição, doutor em química pela Universidade de São Paulo (USP) e atualmente pós-doutorando em geoquímica de microfósseis pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos (Unisinos), também comentou os resultados com o Olhar Digital.
Segundo ele, os dados obtidos no estudo indicam que corpos semelhantes aos primeiros grandes planetesimais – que passaram por processos de diferenciação e deram origem aos meteoritos metálicos – podem ter sido importantes reservatórios de nitrogênio e fósforo. “Esses corpos, que já tinham passado por diferenciação, podem ter concentrado material suficiente para fornecer compostos como nitrogênio e fósforo para a formação da Terra. Ao comparar a quantidade de material e os seus isótopos de nitrogênio e fósforo, a interpretação é de que boa parte desse material já poderia ter vindo desses corpos diferenciados já na parte interna do Sistema Solar, sem a necessidade de um aporte dominante de material carbonáceo vindo das regiões mais externas.”
Segundo Gabriel Gonçalves, doutor em Química e pós-doutorando em geoquímica de microfósseis, a nova interpretação é reforçada por outros estudos que investigam a composição do Sistema Solar interno. – Crédito: Arquivo pessoal
Silva acrescenta que essa interpretação ganha força quando confrontada com outros estudos sobre a composição do Sistema Solar interno, incluindo pesquisas sobre a presença de água em materiais dessa região. Mesmo ambientes considerados secos podem ter tido disponibilidade suficiente de voláteis para contribuir com a formação planetária. “Esses resultados se somam a estudos recentes que mostram que o material interno do Sistema Solar, apesar de ser muito seco, teria água suficiente para explicar o que observamos hoje. Cada vez mais há indícios de que a maior parte do material que formou a Terra se formou nesse interior do Sistema Solar, com esses elementos sendo incorporados rapidamente aos primeiros planetesimais.”
Segundo ele, os meteoritos têm papel central nesse tipo de investigação por funcionarem como amostras naturais do Sistema Solar primitivo, chegando à Terra de forma contínua e sem seleção prévia. Isso permite observar uma diversidade de materiais que vai desde fragmentos formados próximos ao Sol, em ambientes mais secos e redutores, até meteoritos carbonáceos originados em regiões mais distantes e ricos em compostos voláteis.
O pós-doutorando lembra ainda que, embora missões como Hayabusa, do Japão, e OSIRIS-REx, da NASA, tenham conseguido trazer amostras diretamente de asteroides específicos, esse tipo de coleta é limitada e de alto custo, o que torna os meteoritos uma fonte muito mais ampla e constante de informação.
“A Terra está sendo constantemente bombardeada por fragmentos de meteoritos de vários tipos, que podem ser encontrados logo após a queda ou em regiões onde esse material se preserva melhor, como desertos quentes, como o Saara e o Atacama, ou desertos frios, como a Antártica. Esse fluxo natural traz amostras de diferentes partes do Sistema Solar, desde materiais formados próximos ao Sol até meteoritos carbonáceos ricos em voláteis.”
Ilustração do Sistema Solar. O cinturão de asteroides localizado entre Marte e Júpiter separa nosso sistema no que chamamos de regiões interna e externa. – Crédito: NASA
Para Silva, essa diversidade é justamente o que torna esses materiais tão importantes para a pesquisa, já que permite reconstruir diferentes ambientes de formação ao longo da história do Sistema Solar:
“Seria muito caro e muito difícil recuperar essa diversidade apenas com missões espaciais, que trazem quantidades muito pequenas e escolhidas de material. Sem esse fluxo constante de meteoritos caindo na Terra, nós estaríamos muito mais atrasados no entendimento da evolução do Sistema Solar, porque perderíamos justamente essa variedade natural de amostras que chega até nós o tempo todo.”
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Pesquisa destaca importância de Júpiter
A descoberta não encerra o debate sobre a origem da vida – na verdade, acrescenta uma nova peça ao quebra-cabeça. Ela também reforça a importância de Júpiter na história do Sistema Solar. Além de influenciar órbitas e trajetórias de inúmeros corpos celestes, o planeta pode ter ajudado a determinar onde os ingredientes básicos para mundos habitáveis ficaram disponíveis.
Para Galante, essa é uma das partes mais interessantes do estudo. Júpiter foi um dos primeiros planetas a se formar e sua gravidade ajudou a concentrar elementos importantes, como fósforo e nitrogênio, na região onde a Terra surgia. “Ou seja, a presença de Júpiter pode ter ajudado a deixar perto da Terra a mistura certa de ingredientes. Isso levanta uma questão importante para a busca de vida em outros sistemas: será que um mundo rochoso precisa de um planeta gigante como Júpiter por perto para receber esses elementos na proporção adequada?”
Além dessa, ainda restam muitas perguntas a responder. Os cientistas continuam investigando como outros elementos essenciais chegaram à Terra e qual foi a participação exata dos diferentes tipos de meteoritos nesse processo.
Enquanto essas respostas não chegam, cada novo estudo ajuda a compreender melhor como um planeta jovem conseguiu reunir os ingredientes necessários para que a vida surgisse e evoluísse ao longo de bilhões de anos.
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