De acordo com um estudo publicado em 1º de dezembro nos Anais da Academia Nacional de Ciências, pesquisadores da CU Boulder e seus colaboradores relatam que, bilhões de anos atrás, a atmosfera do jovem planeta pode ter gerado moléculas à base de enxofre, que hoje são reconhecidas como componentes essenciais para a vida.

Essa descoberta desafia a ideia tradicional de que essas moléculas de enxofre se formaram somente após o surgimento da vida na Terra.

“Nossa pesquisa pode nos ajudar a entender a evolução da vida em seus estágios mais iniciais”, afirmou Nate Reed, o primeiro autor, um pós-doutorando da NASA que conduziu a pesquisa enquanto trabalhava no Departamento de Química e no Instituto Cooperativo de Pesquisa em Ciências Ambientais (CIRES) da CU Boulder.

A Importância do Enxofre e a Relevância das Descobertas

O enxofre, assim como o carbono, é um elemento fundamental presente em todas as formas de vida, desde bactérias até seres humanos. Ele está presente em certos aminoácidos, que servem como os blocos de construção das proteínas.

Embora o enxofre estivesse presente na atmosfera primitiva, a maioria dos cientistas acreditava que moléculas orgânicas de enxofre, como os aminoácidos, surgiram apenas após a presença de organismos vivos que as produziam.

Tentativas anteriores de simular as condições da Terra primitiva frequentemente falhavam em gerar quantidades significativas de biomoléculas de enxofre antes do surgimento da vida. Quando essas moléculas apareciam, formavam-se apenas sob condições incomuns ou altamente específicas, que eram improváveis de serem comuns em todo o planeta.

Diante desse contexto, a comunidade científica reagiu de forma contundente quando o Telescópio Espacial James Webb detectou dimetil sulfeto, um composto de enxofre produzido por algas marinhas na Terra atual, na atmosfera de um exoplaneta chamado K2-18b. Muitos consideraram isso um possível sinal de vida.

Novos Experimentes Revelam a Química Atmosférica em Ação

No entanto, trabalhos anteriores de Reed e da autora sênior Ellie Browne, professora de química e colega do CIRES, mostraram que o dimetil sulfeto poderia se formar naturalmente em laboratório utilizando apenas luz e gases atmosféricos simples. Isso indicava que a molécula poderia aparecer mesmo em mundos sem vida.

No experimento mais recente, Browne, Reed e sua equipe testaram o que a atmosfera da Terra primitiva poderia ter produzido. Eles iluminaram uma mistura de metano, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e nitrogênio para recriar as condições atmosféricas de antes da vida emergir.

Trabalhar com enxofre é desafiador, observou Browne. O elemento adere aos equipamentos de laboratório e, na atmosfera, as moléculas à base de enxofre estão presentes em níveis extremamente baixos em comparação com CO2 e nitrogênio. “Você precisa de equipamentos que consigam medir quantidades incrivelmente pequenas dos produtos”, disse ela.

Usando um espectrômetro de massa muito sensível para identificar e medir compostos químicos, os pesquisadores descobriram que sua simulação da Terra primitiva produziu uma ampla gama de biomoléculas de enxofre. Isso incluiu os aminoácidos cisteína e taurina, além da coenzima M, que desempenha um papel fundamental no metabolismo.

Um Céu Capaz de Sustentar um Ecossistema em Crescimento

A equipe, então, estimou quanto de cisteína toda uma atmosfera antiga poderia gerar. Seus cálculos sugeriram que o céu da Terra primitiva poderia ter produzido uma quantidade suficiente de cisteína para sustentar cerca de um octilhão (um seguido por 27 zeros) de células. Em comparação, a Terra moderna contém aproximadamente um nonilhão (um seguido por 30 zeros) de células.

“Embora não seja tão muitas quanto as que existem atualmente, ainda era uma quantidade considerável de cisteína em um ambiente sem vida. Isso poderia ser suficiente para um ecossistema global em início, onde a vida está apenas começando,” disse Reed.

Os pesquisadores sugerem que essas biomoléculas atmosféricas podem ter caído na superfície por meio da chuva, potencialmente fornecendo a química necessária para ajudar a vida a começar.

“A vida provavelmente exigiu algumas condições muito específicas para se iniciar, como nas proximidades de vulcões ou fontes hidrotermais com química complexa,” disse Browne. “Antigamente, pensávamos que a vida tinha que começar do zero, mas nossos resultados sugerem que algumas dessas moléculas mais complexas já podiam estar amplamente disponíveis sob condições não especializadas, o que poderia ter facilitado um pouco o início da vida.”