As condições que podem ter desencadeado a vida na Terra
2 de outubro de 2024
Os cientistas acreditam que estão a começar a compreender as condições que originaram a vida na Terra , demonstrando em laboratório uma multiplicação massiva de ADN em poucos minutos.
Há mais de 4 mil milhões de anos, os compostos químicos juntaram-se para formar a vida .
Este evento ocorreu quando a Terra era muito jovem – apenas algumas
centenas de milhões de anos. Na época, a Terra estava sendo bombardeada
por asteroides. Grande parte da superfície estava derretida. Esta
primeira parte da história do nosso planeta é apropriadamente chamada de
Hadean, em homenagem ao antigo deus grego dos mortos e rei do submundo.
Conceito
artístico mostrando como a superfície da Terra apareceu durante o éon
Hadeano. Crédito: Stocktrek Images / Stocktrek Images / Getty Images
Plus.
Mas o Hadeano também viu o desenvolvimento – depois que a Terra
esfriou – da nossa atmosfera e dos oceanos. Foi nestes primeiros oceanos
que os cientistas teorizam que a “sopa primordial” de compostos
químicos à base de carbono se reuniu pela primeira vez para formar os
blocos de construção da vida.
Quais condições permitiram que esse processo ocorresse permaneceram um mistério.
Uma nova pesquisa publicada na revista eLife descreve evidências que sugerem que um simples cenário geofísico poderia ter levado aos blocos de construção da vida.
Um fluxo de gás através de um canal estreito de água pode criar um
ambiente físico, dizem os investigadores, que leva à replicação de
ácidos nucleicos – as biomoléculas de armazenamento de informação que
constituem o ADN e o ARN.
A vida não precisa apenas da replicação do ácido nucléico. Também
exige que as cadeias de ARN se separem novamente após o processo de
replicação – algo que é difícil dadas as condições necessárias para a
replicação em primeiro lugar.
“Vários mecanismos foram estudados quanto ao seu potencial para
separar cadeias de DNA na origem da vida, mas todos eles exigem mudanças
de temperatura que levariam à degradação dos ácidos nucléicos”, diz o
autor principal Philipp Schwintek, Ph.D. estudante da
Ludwig-Maximilians-Universität München, Alemanha.
“Investigamos um cenário geológico simples e onipresente, onde o
movimento da água através de um poro da rocha era seco por um gás que
percolava através da rocha para chegar à superfície”, explica Schwintek.
“Tal cenário seria muito comum em ilhas vulcânicas da Terra primitiva,
que ofereciam as condições secas necessárias para a síntese de RNA.”
Replicação
na interface gás-água. Consideramos um cenário geológico em que a água,
contendo biomoléculas, é evaporada por um fluxo de gás na escala de
milímetros. Nas rochas vulcânicas porosas, muitas dessas configurações
podem ser imaginadas. O fluxo de gás induz correntes convectivas de água
e faz com que ela evapore. Os ácidos nucleicos e sais dissolvidos
acumulam-se na interface gás-água devido às correntes interfaciais,
mesmo que o influxo vindo de baixo seja água pura. Através do vórtice
induzido, os ácidos nucleicos passam por diferentes concentrações de
sal, promovendo a separação das cadeias e permitindo-lhes replicar-se
exponencialmente. Nossos experimentos replicam esse ambiente em
microescala, submetendo um volume de amostra definido a um influxo
contínuo de água pura com um fluxo de ar passando. Crédito: eLife
(2024). DOI: 10.7554/eLife.100152.1
A equipe descobriu o processo construindo um modelo de laboratório de
um cenário antigo na Terra com poros rochosos, fluxo de água e fluxo de
gás.
Eles encontraram um acúmulo de fitas de DNA na interface entre a água e o gás.
Em 5 minutos, havia 3 vezes mais DNA do que no início do experimento.
Depois de uma hora, a quantidade de DNA se multiplicou por 30.
sábado, 17 de agosto de 2024
Isótopos de rutênio mostram que o impactador de Chicxulub era um asteroide do tipo carbonáceo
O limite geológico entre as eras Cretáceo e Paleogeno, 66 milhões de anos atrás, é marcado por depósitos mundiais de um impacto na moderna Chicxulub, México. O impacto coincide com uma extinção em massa que exterminou dinossauros não aviários e muitas outras espécies. Fischer-Gödde et al . mediram isótopos de rutênio nos depósitos de impacto e os compararam com várias classes de meteoritos, que representam composições potenciais de impactadores. Eles descobriram que o impactador de Chicxulub era um asteroide carbonáceo que se formou no Sistema Solar externo. Medições adicionais de cinco outros impactos mostraram que eles foram devidos a asteroides de silicato que se formaram no Sistema Solar interno. —Keith T. Smith
Resumo
Um impacto em Chicxulub, México, ocorreu há 66 milhões de anos, produzindo uma camada estratigráfica global que marca o limite entre as eras Cretáceo e Paleógeno. Essa camada contém concentrações elevadas de elementos do grupo da platina, incluindo rutênio. Medimos isótopos de rutênio em amostras retiradas de três locais de limite Cretáceo-Paleogênico, cinco outros impactos que ocorreram entre 36 milhões e 470 milhões de anos atrás e antigas camadas de esférulas de impacto de 3,5 bilhões a 3,2 bilhões de anos.
Nossos dados indicam que o impactador de Chicxulub era um asteroide do tipo carbonáceo, que se formou além da órbita de Júpiter. As outras cinco estruturas de impacto têm assinaturas isotópicas que são mais consistentes com asteroides do tipo silicoso, que se formaram mais perto do Sol. As amostras da camada de esférulas antigas são consistentes com impactos de asteroides do tipo carbonáceo durante os estágios finais de acreção da Terra.
Asteroide Chicxulub, que matou dinossauros, se formou nos confins do Sistema Solar
Amostras de rochas contêm pistas sobre a origem do objeto que provocou uma extinção em massa há 66 milhões de anos.
O impacto do asteroide Chicxulub (ilustração) causou uma extinção em massa há 66 milhões de anos. Crédito: Ilustração de Mark Garlick
O objeto que colidiu com a Terra e deu início à extinção que exterminou quase todos os dinossauros há 66 milhões de anos foi um asteroide que se formou originalmente além da órbita de Júpiter, de acordo com evidências geoquímicas do local do impacto em Chicxulub, México.
As descobertas, publicadas em 15 de agosto na Science 1 , sugerem que a extinção em massa foi o resultado de uma série de eventos que começaram durante o nascimento do Sistema Solar. Os cientistas há muito suspeitavam que o impactador de Chicxulub, como é conhecido, era um asteroide do Sistema Solar externo, e essas observações reforçam o caso.
A extinção do Cretáceo/Paleogeno (K/Pg) foi a quinta de uma série de extinções em massa que ocorreram durante os últimos 540 milhões de anos ou mais: o período em que os animais se espalharam pela Terra. O evento exterminou mais de 60% das espécies, incluindo todos os dinossauros não aviários.
Desde 1980, evidências acumularam-se de que a extinção foi causada por um objeto do tamanho de uma cidade atingindo a Terra. Tal impacto teria jogado enormes volumes de enxofre, poeira e fuligem no ar , bloqueando parcialmente o Sol e fazendo com que as temperaturas despencassem. Uma camada de metal irídio, que é raro na Terra, mas mais comum em asteroides, foi depositada por todo o planeta na época em que a extinção começou. E na década de 1990, cientistas descreveram 2 o local do impacto, uma enorme cratera enterrada perto de Chicxulub na Península de Yucatán, no México.
“Queríamos identificar a origem desse impactador”, diz Mario Fischer-Gödde, geoquímico de isótopos da Universidade de Colônia, na Alemanha. Para descobrir o que era o objeto e de onde ele veio, ele e seus colegas obtiveram amostras de rochas K/Pg de três locais e as compararam com rochas de outros oito locais de impacto dos últimos 3,5 bilhões de anos.
Assinatura de rutênio
A equipe se concentrou em isótopos de metal rutênio. Rutênio é extremamente raro em rochas da Terra, diz Fischer-Gödde, então amostras dele de um local de impacto oferecem “a assinatura pura” do impactador. Existem sete isótopos estáveis de rutênio, e corpos celestes têm misturas características deles.
Em particular, observar os isótopos de rutênio pode ajudar os pesquisadores a distinguir entre asteroides que se formaram no Sistema Solar externo — além da órbita de Júpiter — e aqueles com origem no Sistema Solar interno. Quando o Sistema Solar estava se formando a partir de uma nuvem molecular, há cerca de 4,5 bilhões de anos, as temperaturas na região interna eram altas demais para que produtos químicos voláteis, como água, se condensassem. Como resultado, os asteroides produzidos ali tinham baixos níveis de voláteis e se tornaram ricos em minerais de silicato. Os asteroides que se formaram mais longe se tornaram "carbonáceos", contendo muito carbono e produtos químicos voláteis. Os isótopos de rutênio foram distribuídos de forma desigual na nuvem, e essa heterogeneidade é preservada nos asteroides.
A equipe de Fischer-Gödde descobriu que os isótopos de rutênio no objeto impactante Chicxulub eram uma boa combinação para um asteroide carbonáceo do Sistema Solar externo, e não combinavam com asteroides silicosos do Sistema Solar interno.
Estudos anteriores também sugeriram que o impactador era um asteroide carbonáceo, diz Sean Gulick, geofísico da Universidade do Texas em Austin. Mas o trabalho mais recente “é uma maneira realmente elegante de chegar a algumas dessas mesmas respostas e obter várias das mesmas respostas usando uma metodologia”, ele acrescenta.
Não é um cometa
Os isótopos de rutênio também fornecem evidências contra outra hipótese: que o impactador de Chicxulub era um cometa em vez de um asteroide. “A ideia de que era um cometa remonta a muito tempo na literatura”, diz William Bottke, um cientista planetário do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado. A hipótese foi revivida em um controverso estudo de 2021 3 , que argumentou que o impactador era parte de um cometa de longo período que se quebrou sob a atração gravitacional do Sol.
Mas Fischer-Gödde diz que os dados do isótopo de rutênio não correspondem a um cometa. Gulick concorda. Ele acrescenta que as evidências geoquímicas do local de impacto de Chicxulub nunca foram consistentes com um cometa, e o estudo mais recente "faz um ótimo trabalho em meio que acertar isso".
Bottke acrescenta que a hipótese do cometa também “enfrenta dificuldades” quando você considera a dinâmica do Sistema Solar. “Asteroides carbonáceos consideráveis têm muito mais probabilidade de atingir a Terra do que cometas”, ele diz. Em um estudo de 2021, ele e seus colegas argumentaram que o impactador provavelmente veio do cinturão principal de asteroides, entre Marte e Júpiter.
A maioria dos outros impactadores que a equipe de Fischer-Gödde estudou parecem ter se formado no Sistema Solar interno, de acordo com seus isótopos de rutênio. As únicas exceções foram os mais antigos, de entre 3,2 bilhões e 3,5 bilhões de anos atrás, que se parecem mais com o impactador de Chicxulub. Pode ser que “algo interessante estivesse acontecendo no cinturão de asteroides naquela época, como uma grande quebra de asteroide em um bom lugar para entregar objetos à Terra”, diz Bottke.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02647-4
Referências
Fischer-Gödde, M. et al. Ciência 385 , 752–756 (2024).
