Bombardeamento de partículas energéticas podem ajudar na origem da vida

Título: The propitious role of solar energetic particles in the origin of life

Autores: Manasvi Lingam, Chuanfei Dong, Xiaohua Fang, Bruce M. Jakosky e Abraham Loeb

Instituição do primeiro autor: Universidade de Harvard

Status: [publicado][The Astrophysical Journal], [acesso aberto no arXiv]

As explosões solares podem ter associadas a elas uma liberação de partículas altamente energéticas, conhecidas como SEPs (do inglês, Solar Energetic Particles). Os SEPs consistem de partículas (prótons) viajando no espaço em uma velocidade muito mais rápida do que as demais partículas, podendo atingir até 80% da velocidade da luz. No Sol, esse fenômeno é raro pois acontece no intervalo de anos.

Quanto mais energéticas são as explosões, maior é a probabilidade dela estar acompanhada da liberação de partículas energéticas. Com a missão Kepler, descobriu-se que várias estrelas produziam explosões mais energéticas que aquelas originadas no nosso Sol, e que muito provavelmente também possuem SEPs associadas. Por causa disso, os pesquisadores começaram a se interessar em saber quais seriam os possíveis efeitos dos SEPs na habitabilidade de um planeta.

No artigo de hoje, os autores exploram a possibilidade dos SEPs ajudarem na síntese de moléculas orgânicas necessárias para a vida acontecer, também conhecida como química pré-biótica

Para realizar esta análise, eles realizaram uma simulação do bombardeamento de SEPs no ambiente atual e primitivo de Marte, já que Marte pode ter tido um potêncial biológico parecido com o da Terra primitiva. Nessa simulação, os autores utilizaram um SEP solar ocorrido em 2005.

Como grande parte da atmosfera de Marte foi erodida ao longo de sua história devido à ação do vento e radiação solar, os autores adotaram a atmosfera atual como sendo muito mais fina (Ps ~ 1mbar) que a atmosfera primitiva (de aproximadamente 4 bilhões de anos atrás) que é muito mais espessa (P ~ 1bar).

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Fig. 1: Densidade de massa atmosférica e energia depositada pelos SEPs na Marte atual e primitiva, em função da latitude e da hora local.

Com as simulações, os autores determinaram o fluxo de energia depositado pelos SEPs na superfície de Marte. Eles observaram que este fluxo era maior em altas latitudes e durante a noite (ver Fig. 1). Também é possível notar nessa figura que as partículas necessitavam de energia maiores (aproximadamente 6 GeV) para poderem passar pela atmosfera primitiva de Marte já que esta era mais espessa. 

Ao comparar esse fluxo de energia com aquele produzido por outros processos encontrados na Terra primitiva que também podem ter ajudado a química pré-biótica, como descargas elétricas e vulcanismo, os autores encontraram que o fluxo de energia produzido pelos SEPs é menor do que o desses outros fenômenos.

Como os SEPs podem ser importantes para a origem da vida?

Apesar de produzirem um fluxo menor, os SEPs são mais eficientes na síntese química. Eles são responsáveis pela formação de NO e NO2 que ao reagirem com o metano produzem hidrogênio cianida (HCN), um componente muito importante na química pré-biótica, já que ele é um dos ingredientes fundamentais para a síntese de ácido nucléico, proteínas e lipídios. Além da ação dos SEPs, vale destacar que a radiação ultravioleta (UV) também é muito importante para essa reação química acontecer.

A radiação UV emitida pelo Sol há 4 bilhões de anos era muito maior, e os ingredientes básicos essenciais para a síntese pré-biótica desenvolvida pelos SEPs como N2, CO, CO2, H2O, H2S e CH4 provavelmente estiveram presentes em Marte e na Terra primitivas. Isso aumenta os indícios de que o UV e os SEPs podem ter desempenhado um papel importante no desenvolvimento dos primeiros compostos essenciais à vida.

Utilizando o fluxo de energia produzido pelos SEPs, os autores calcularam a quantidade de aminoácidos e nucleobases que seriam produzidas por estes eventos. Enquanto que os SEPs produziriam 107 kg de aminoácidos e 104kg de nucleobases por ano, meteoritos que se precipitam no planeta trariam quantidades menores destes compostos orgânicos: 300kg/ano e 2kg/ano, respectivamente. Já as descargas elétricas produziriam quantidades similares às dos SEPs.

Esses compostos seriam então depositados na superfície do planeta ou em seu oceano para posteriormente passarem por reações químicas que os transformariam em moléculas mais complexas. Entretanto, para essas reações acontecerem, é necessário ter um ambiente com condições favoráveis (gradiente de temperatura e minerais concentrados) como os já encontrados aqui na Terra: fontes hidrotermais, vales entre montanhas, etc. No caso da Marte primitiva, sabe-se que havia água e mineirais (talvez até um oceano!), mas a missão Opportunity da Nasa indica que antigamente Marte possuía um nível de salinidade maior que aquele tolerado por organismos terrestres. Esses fatores podem ter imposto dificuldades à química pré-biótica em Marte.

Mas cuidado… Os SEPs também podem ser uma ameaça:

Apesar dos SEPs terem implicações positivas para a origem da vida, eles podem também representar uma ameaça. Os SEPs produzem óxidos de hidrogênio e nitrogênio, que degradam a camada de ozônio e consequentemente permitem a entrada de radiação ultravioleta UV-B e UV-C, extratemente perigosas para a vida. Entretanto, seria possível que alguns organismos fossem capazes de se adaptar à alta dosagem de radiação UV.

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