Durante décadas, a busca por vida extraterrestre girou em torno de uma regra simples: seguir a água. Se um planeta distante tiver água líquida e talvez oxigênio, ele será sinalizado como potencialmente habitável. Mas uma nova investigação liderada por cientistas da ETH Zurique sugere que esta estratégia de longa knowledge pode estar incompleta. Um planeta pode ter oceanos e continentes, argumentam os investigadores, e ainda assim ser quimicamente incapaz de sustentar vida. A verdadeira restrição pode estar muito mais profunda, na química da formação de um planeta.
Um produto químico Zona Cachinhos Dourados abaixo da superfície
O estudo, publicado em Astronomia da Natureza sob o título “A habitabilidade química da Terra e dos planetas rochosos prescrita pela formação do núcleo”foi liderado pelo Dr. Craig R. Walton, pesquisador de pós-doutorado no Centro de Origem e Prevalência da Vida da ETH Zurique, ao lado da Professora Maria Schönbächler e colegas. A sua afirmação central é precisa: a vida depende não apenas da água e do oxigénio, mas de dois elementos críticos, o fósforo e o azoto, permanecerem acessíveis no manto de um planeta durante a sua formação inicial. O fósforo é necessário para construir DNA e RNA, as moléculas que armazenam e transmitem informações genéticas. Ele também desempenha um papel elementary nos sistemas de energia celular. O nitrogênio, por sua vez, é um componente essencial das proteínas, os blocos de construção estruturais e funcionais das células. Sem ambos, a vida “tal como a conhecemos simplesmente não pode formar-se”.
O fósforo e o nitrogênio são essenciais para a vida: o fósforo forma DNA, RNA e ATP para obter energia, enquanto o nitrogênio constrói proteínas./ AI Illustration
“Durante a formação do núcleo de um planeta, é necessário que haja exatamente a quantidade certa de oxigênio presente para que o fósforo e o nitrogênio possam permanecer na superfície do planeta”, explicou Walton. Os planetas rochosos jovens começam como corpos derretidos. À medida que esfriam, elementos pesados, como o ferro, afundam para formar o núcleo, enquanto materiais mais leves formam o manto e a crosta. Ao mesmo tempo, os níveis de oxigênio determinam como os elementos se dividem quimicamente entre o metallic e a rocha. Se o oxigênio for escasso, o fósforo se liga ao ferro e penetra no núcleo, removendo-o efetivamente do ambiente superficial. Se o oxigênio for muito abundante, o fósforo permanece no manto, mas é mais provável que o nitrogênio escape para a atmosfera e eventualmente se perca no espaço. “Ter muito ou pouco oxigênio no planeta como um todo – e não na atmosfera em si – torna o planeta inadequado para a vida porque retém nutrientes essenciais para a vida no núcleo”, disse Walton ao Correio Diário. “Um equilíbrio diferente de oxigênio significa que você não terá mais nada com que trabalhar na superfície quando o planeta esfriar e você formar rochas.” Usando modelagem numérica, a equipe identificou o que descreve como uma “zona química Cachinhos Dourados” muito estreita, uma faixa intermediária de oxigênio na qual tanto o fósforo quanto o nitrogênio permanecem no manto em quantidades suficientes para a vida.
A ‘zona Cachinhos Dourados’ para a vida de um planeta requer a quantidade certa de oxigênio para manter o fósforo e o nitrogênio disponíveis/ Imagem: X
“Nossos modelos mostram claramente que a Terra está precisamente dentro desta faixa”, disse Walton. “Se tivéssemos tido um pouco mais ou um pouco menos de oxigênio durante a formação do núcleo, não teria havido fósforo ou nitrogênio suficientes para o desenvolvimento da vida.” A Terra parece ter atingido esse equilíbrio há cerca de 4,6 mil milhões de anos.
Repensando o que torna um planeta habitável
As descobertas sugerem que muitos planetas anteriormente considerados promissores podem ser quimicamente inadequados para a vida desde o início, mesmo que contenham água. Embora nenhuma vida conhecida possa sobreviver sem água líquida, os investigadores argumentam que usar apenas oxigénio ou água como marcadores de habitabilidade pode ser enganador. O equilíbrio complete de oxigénio de um planeta durante a sua formação, e não apenas o oxigénio atmosférico, determina se os elementos críticos para a vida permanecem disponíveis. Walton alertou que isto pode reduzir significativamente o número de mundos habitáveis no universo. Ele sugeriu que pode haver apenas um a ten por cento do número de planetas habitáveis estimados anteriormente. “Seria muito decepcionante viajar até um planeta assim para colonizá-lo e descobrir que não há fósforo para o cultivo de alimentos”, disse ele. “É melhor tentarmos primeiro verificar as condições de formação do planeta, da mesma forma que garantimos que o seu jantar foi preparado corretamente antes de comê-lo.” Mais perto de casa, a investigação sugere que Marte se encontra mesmo fora desta zona química. Marte parece conter fósforo relativamente abundante, mas níveis de nitrogênio significativamente mais baixos perto da superfície. Além disso, os sais agressivos e outras substâncias químicas superficiais tornam o solo inóspito.
Marte tem fósforo suficiente, mas carece de nitrogênio suficiente, tornando sua superfície quimicamente inadequada para sustentar vida como na Terra/ Marte em sua verdadeira cor/ Imagem: Earth.com
“Marte é bastante semelhante à Terra, e as suas condições de formação significam que há mais fósforo, e não menos. Isto significa que cultivar alimentos lá pode ser relativamente fácil”, disse Walton. Mas ele acrescentou que o déficit de nitrogênio e a química da superfície apresentam grandes desafios: “Não é tão diferente, mas atualmente não é habitável. Elon Musk terá que encontrar uma maneira inteligente de alterar a composição para cultivar alimentos lá”.
Procurando as estrelas certas
Medir diretamente a química interna de planetas rochosos distantes continua extremamente difícil. No entanto, os astrónomos podem inferir prováveis composições planetárias estudando estrelas hospedeiras. Os planetas se formam a partir do mesmo materials que suas estrelas-mãe. A abundância de oxigénio e a estrutura química geral de uma estrela moldam, portanto, a composição do seu sistema planetário. Os sistemas solares cujas estrelas se assemelham muito ao nosso Sol podem oferecer melhores probabilidades. “Isso torna a busca por vida em outros planetas muito mais específica”, disse Walton. “Devíamos procurar sistemas solares com estrelas que se assemelhassem ao nosso próprio Sol.” O trabalho reformula a longa busca por vida fora da Terra. A água continua necessária. Mas pode não ser suficiente. O destino de um planeta, quer seja estéril ou vivo, pode depender de um delicado equilíbrio químico atingido nos seus primeiros momentos de fusão, muito antes da formação dos oceanos, das atmosferas ou dos continentes.
