“Nunca poderemos saber exatamente como a vida começou, mas compreender como alguns de seus ingredientes se formam está ao nosso alcance. O cianeto de hidrogênio provavelmente é uma fonte dessa complexidade química, e mostramos que ele pode reagir de maneira surpreendentemente rápida em locais frios,” afirma Martin Rahm, autor correspondente do estudo.

Cianeto de Hidrogênio Além da Terra e na Química Primitiva

O cianeto de hidrogênio não é uma substância rara no universo. Ele foi detectado em cometas e nas atmosferas de planetas e luas (por exemplo, na lua Titan de Saturno). Quando o cianeto de hidrogênio interage com água, pode originar polímeros, aminoácidos e nucleobases (componentes de proteínas e cadeias de DNA, respectivamente). Para entender melhor quão reativa essa molécula pode ser, Marco Capelletti, Hilda Sandström e Martin Rahm utilizaram modelagem computacional para estudar o cianeto de hidrogênio em seu estado congelado.

Nas simulações, a equipe modelou um cristal de cianeto de hidrogênio estável, com formato cilíndrico e cerca de 450 nanômetros de comprimento. A estrutura incluía uma base arredondada e um topo com várias faces planas, semelhante a uma gema lapidada. Esse design se assemelha às observações anteriores de formações cristalinas descritas como “teias de aranha”, que se espalham a partir de um ponto central onde as extremidades multifacetadas se encontram.

Química Inesperada em Condições Extremamente Frias

Os cálculos mostraram que esses cristais congelados podem promover reações químicas que geralmente estão ausentes em ambientes extremamente frios. Ao analisar o comportamento químico das superfícies cristalinas, os pesquisadores identificaram duas vias reacionais que poderiam transformar o cianeto de hidrogênio em isocianeto de hidrogênio, um composto mais reativo. Dependendo da temperatura, essa conversão poderia ocorrer em questão de minutos ou levar vários dias. Os pesquisadores observam que a presença de isocianeto de hidrogênio na superfície do cristal aumenta a probabilidade de formação de moléculas pré-bióticas mais complexas.

Testando as Previsões em Laboratório

A equipe espera que suas descobertas inspirem experimentos de laboratório para testar essas previsões. Uma abordagem proposta envolve triturar cristais de cianeto de hidrogênio na presença de substâncias como água para expor superfícies cristalinas frescas. Os cientistas poderiam, então, observar se essas superfícies promovem a formação de moléculas complexas em condições extremamente frias.

Os autores agradecem o financiamento do Conselho Sueco de Pesquisa e da Infraestrutura Acadêmica Nacional para Supercomputação na Suécia.