Material orgânico de Marte revela a provável origem dos blocos de construção da vida

Em uma cratera de meteoro no planeta vermelho, um robô solitário está se movendo. Agora mesmo, ele provavelmente está coletando amostras de solo com uma furadeira e um braço robótico, como tem bastante hábito de fazer. O rover Curiosity da NASA está ativo em Marte como o braço estendido da ciência há quase 12 anos, e continua a fazer descobertas que surpreendem e desafiam a compreensão dos cientistas sobre Marte e nosso próprio mundo aqui na Terra.

Mais recentemente, a descoberta de material orgânico sedimentar com propriedades particulares deixou muitos pesquisadores coçando a cabeça. As propriedades desses materiais à base de carbono, em particular a proporção de seus isótopos de carbono, surpreenderam os pesquisadores.

Materiais orgânicos com tais propriedades, se encontrados na Terra, seriam tipicamente um sinal de microrganismos, mas também podem ser o resultado de processos químicos não biológicos. A descoberta obviamente fez os pesquisadores se esforçarem para encontrar uma resposta clara, mas nada parecia se encaixar.

No entanto, para a colaboração de pesquisa por trás de um novo estudo publicado em Geociências da Natureza, houve pouca coçadura de cabelo e muito entusiasmo.

De fato, a descoberta em Marte forneceu a peça que faltava para que tudo se encaixasse para este grupo de pesquisadores da Universidade de Copenhague e do Instituto de Tecnologia de Tóquio.

Como diz o coautor e professor de química Matthew Johnson, esta é “a prova cabal” necessária para confirmar uma teoria sua de uma década atrás sobre a chamada fotólise na atmosfera de Marte.

Com a amostra da Curiosity, a nova pesquisa consegue provar com razoável certeza que o Sol decompôs o CO₂ na atmosfera marciana bilhões de anos atrás — como a velha teoria previu. E que o monóxido de carbono resultante reagiu gradualmente com outros produtos químicos na atmosfera sintetizando moléculas complexas — e assim fornecendo a Marte materiais orgânicos.

“Tais moléculas complexas baseadas em carbono são o pré-requisito da vida, os blocos de construção da vida, pode-se dizer. Então, isso é um pouco como o velho debate sobre quem veio primeiro, o ovo ou a galinha. Mostramos que o material orgânico encontrado em Marte foi formado por meio de reações fotoquímicas atmosféricas — sem vida, claro. Este é o ‘ovo’, um pré-requisito da vida. Ainda resta mostrar se esse material orgânico resultou ou não em vida no Planeta Vermelho.” disse Johnson e continuou:

“Além disso, porque a Terra, Marte e Vênus tinham CO muito semelhantes₂ atmosferas ricas há muito tempo, quando essa fotólise ocorreu, ela também pode ser importante para nossa compreensão de como a vida começou na Terra”, disse o professor Matthew Johnson, do Departamento de Química da Universidade de Copenhague.

Duas peças separadas por 50 milhões de quilômetros — um quebra-cabeça resolvido

Há 12 anos, Johnson e dois colegas usaram simulações baseadas na mecânica quântica para determinar o que acontece quando um CO₂ A atmosfera rica é exposta à luz UV do Sol, em um processo conhecido como fotólise.

Basicamente, em Marte, cerca de 20% do CO₂ é dividido em oxigênio e monóxido de carbono. Mas o carbono tem dois isótopos estáveis: carbono-12 e carbono-13. Normalmente eles estão presentes em uma proporção de um carbono-13 para cada 99 carbono-12. No entanto, a fotólise funciona mais rápido para o carbono-12 mais leve, então o monóxido de carbono produzido pela fotólise tem menos carbono-13 (é esgotado), e o CO restante₂ tem mais (é enriquecido).

Por causa disso, Johnson e seus colegas foram capazes de fazer previsões muito precisas da proporção de isótopos de carbono após a fotólise. E isso deu a eles duas impressões digitais distintas para procurar. Uma delas foi identificada em uma amostra marciana diferente, anos atrás.

“Na verdade, temos um pedaço de Marte aqui na Terra, que foi arrancado daquele planeta por um meteorito, e então se tornou um, quando pousou aqui na Terra. Este meteorito, chamado Allan Hills 84001 para o lugar na Antártida onde foi encontrado, contém minerais de carbonato que se formam a partir de CO₂ na atmosfera. A prova cabal aqui é que a proporção de isótopos de carbono nele corresponde exatamente às nossas previsões nas simulações químicas quânticas, mas havia uma peça faltando no quebra-cabeça. Estávamos perdendo o outro produto desse processo químico para confirmar a teoria, e é isso que obtivemos agora”, diz Matthew Johnson.

O carbono no meteorito Allan Hills é enriquecido em carbono-13, o que o torna a imagem espelhada da depleção de carbono-13 que agora foi medida no material orgânico encontrado pela Curiousity em Marte.

O novo estudo vinculou dados de duas amostras que, segundo os pesquisadores, têm a mesma origem na infância de Marte, mas foram encontradas a mais de 50 milhões de quilômetros de distância.

“Não há outra maneira de explicar tanto a depleção de carbono-13 no material orgânico quanto o enriquecimento no meteorito marciano, ambos relativos à composição do CO vulcânico.₂ emitido em Marte, que tem uma composição constante, semelhante à dos vulcões da Terra, e serve como uma linha de base”, disse Johnson

Espero encontrar a mesma evidência na Terra

Como o material orgânico contém essa “impressão digital” isotópica de onde veio, os pesquisadores conseguem rastrear a fonte do carbono no material orgânico até o monóxido de carbono formado pela fotólise na atmosfera. Mas isso também revela muito sobre o que aconteceu com ele no meio tempo.

“Isso mostra que o monóxido de carbono é o ponto de partida para a síntese de moléculas orgânicas nesses tipos de atmosferas. Então temos uma conclusão importante sobre a origem dos blocos de construção da vida. Embora até agora apenas em Marte”, disse Matthew Johnson.

Os pesquisadores esperam encontrar a mesma evidência isotópica na Terra, mas isso ainda não aconteceu e pode ser um desafio muito maior porque nosso desenvolvimento geológico mudou a superfície sign