Introdução
Em 2021, a missão espacial Hayabusa2 entregou com sucesso um pedaço do asteroide 162173 Ryugu à Terra – cinco gramas da matéria mais antiga e primitiva que sobrou da formação do sistema solar há 4.5 bilhões de anos. Na primavera passada, os cientistas revelaram que a composição química do asteróide inclui 10 aminoácidos, os blocos de construção das proteínas. A descoberta acrescentou evidências de que a sopa primordial da qual surgiu a vida na Terra pode ter sido temperada com aminoácidos de pedaços de asteroides.
Mas de onde vieram esses aminoácidos? Os aminoácidos que circulam em nossos ecossistemas são produtos do metabolismo celular, principalmente nas plantas. Que mecanismo não biológico poderia tê-los colocado em meteoritos e asteroides?
Os cientistas pensaram em várias maneiras, e trabalho recente por pesquisadores no Japão aponta para uma novidade significativa: um mecanismo que usa raios gama para forjar aminoácidos. Sua descoberta torna ainda mais provável que os meteoritos possam ter contribuído para a origem da vida na Terra.
Apesar de seu prestígio como uma parte essencial da química da vida, os aminoácidos são moléculas simples que podem ser preparadas naturalmente a partir de compostos de carbono, oxigênio e nitrogênio, se houver energia suficiente. Setenta anos atrás, experimentos famosos de Stanley Miller e Harold Urey provaram que uma descarga elétrica em uma mistura gasosa de metano, amônia e hidrogênio (que na época foi erroneamente pensado para imitar a atmosfera primitiva da Terra) era o suficiente para fazer uma mistura de compostos orgânicos que incluíam aminoácidos. Trabalhos de laboratório posteriores sugeriram que os aminoácidos também poderiam se formar em sedimentos perto de fontes hidrotermais no fundo do mar, e um descoberta em 2018 confirmou que isso às vezes ocorre.
A possibilidade de que os aminoácidos originais possam ter vindo do espaço começou a surgir depois de 1969, quando dois grandes meteoritos – o meteorito Murchison no oeste da Austrália e o meteorito Allende no México – foram recuperados imediatamente após seus impactos. Ambos eram condritos carbonáceos, uma classe rara de meteoritos semelhantes a Ryugu, que os cientistas acreditam ter sido formado a partir de corpos gelados menores após a formação do sistema solar. Ambos também continham quantidades pequenas, mas significativas, de aminoácidos, embora os cientistas não pudessem descartar a possibilidade de que os aminoácidos fossem contaminantes ou subprodutos de seu impacto.
Ainda assim, os cientistas espaciais sabiam que os corpos de poeira gelada que formavam os condritos carbonáceos provavelmente continham água, amônia e pequenas moléculas de carbono como aldeídos e metanol, então os constituintes elementares dos aminoácidos estariam presentes. Eles precisavam apenas de uma fonte de energia para facilitar a reação. O trabalho experimental sugeriu que a radiação ultravioleta das supernovas poderia ter sido forte o suficiente para fazê-lo. As colisões entre os corpos de poeira também podem tê-los aquecido o suficiente para produzir um efeito semelhante.
“Conhecemos muitas maneiras de produzir aminoácidos biologicamente”, disse Scott Sandford, um astrofísico de laboratório do Ames Research Center da NASA. “E não há razão para esperar que não tenham acontecido.”
Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, liderada pelos químicos Yoko Kebukawa e Kensei Kobayashi mostraram que os raios gama também poderiam ter produzido os aminoácidos nos condritos. Em seu novo trabalho, eles mostraram que os raios gama de elementos radioativos nos condritos – provavelmente alumínio-26 – poderiam converter os compostos de carbono, nitrogênio e oxigênio em aminoácidos.
É claro que os raios gama podem destruir compostos orgânicos tão facilmente quanto produzi-los. Mas nos experimentos da equipe japonesa, “o aumento da produção de aminoácidos pelos radioisótopos foi mais eficaz do que a decomposição”, disse Kebukawa, então os raios gama produziram mais aminoácidos do que destruíram. A partir das taxas de produção observadas em seus experimentos, os pesquisadores calcularam aproximadamente que os raios gama poderiam ter aumentado a concentração de aminoácidos em um asteróide condrito carbonáceo para os níveis vistos no meteorito Murchison em menos de 1,000 anos ou até 100,000 anos. .
Como os raios gama, ao contrário da luz ultravioleta, podem penetrar profundamente no interior de um asteróide ou meteorito, esse mecanismo pode ter relevância extra para os cenários de origem da vida. “Isso abre todo um novo ambiente no qual os aminoácidos podem ser produzidos”, disse Sandford. Se os meteoritos forem grandes o suficiente, “a parte do meio deles pode sobreviver à entrada na atmosfera, mesmo que a parte externa desapareça”, explicou ele. “Portanto, você não está apenas produzindo [aminoácidos], mas também os está produzindo no caminho para chegar a um planeta.”
Introdução
Um requisito do novo mecanismo é que pequenas quantidades de água líquida devem estar presentes para suportar as reações. Isso pode parecer uma limitação significativa – “Posso imaginar facilmente que as pessoas pensam que a água líquida quase não existe em ambientes espaciais”, disse Kebukawa. Mas os meteoritos condritos carbonáceos estão cheios de minerais, como silicatos e carbonatos hidratados, que só se formam na presença de água, explicou ela, e pequenas quantidades de água foram encontradas presas dentro de alguns dos grãos minerais nos condritos.
A partir dessas evidências mineralógicas, disse Vassilissa Vinogradoff, um astroquímico da Universidade Aix-Marseille, na França, os cientistas sabem que os asteróides jovens continham quantidades significativas de água líquida. “A fase de alteração aquosa desses corpos, que é quando os aminoácidos em questão teriam a chance de se formar, foi um período de cerca de um milhão de anos”, disse ela – tempo mais do que suficiente para produzir as quantidades de aminoácidos observadas em meteoritos.
Sandford observa que, em experimentos que ele e outros pesquisadores conduziram, a irradiação de misturas geladas como aquelas nas nuvens moleculares interestelares primordiais pode dar origem a milhares de compostos relevantes para a vida, incluindo açúcares e nucleobases, “e os aminoácidos estão virtualmente sempre presentes no misturar. Portanto, o universo parece ser meio programado para produzir aminoácidos”.
Vinogradoff concordou com essa visão e disse que a diversidade de compostos orgânicos que podem estar presentes em meteoritos é agora conhecida por ser vasta. “A questão mudou mais para ser: por que essas moléculas são as que se mostraram importantes para a vida na Terra?” ela disse. Por que, por exemplo, a vida terrestre usa apenas 20 das dezenas de aminoácidos que podem ser produzidos – e por que ela usa quase exclusivamente as estruturas “canhotas” dessas moléculas quando as estruturas “destras” da imagem espelhada naturalmente em igual abundância? Esses podem ser os mistérios que dominam os estudos químicos das primeiras origens da vida no futuro.
