Uma Atmosfera Primitiva Rica em Hidrogênio

UMA ATMOSFERA PRIMITIVA RICA EM HIDROGËNIO

 

Feng Tian, Owen B. Toon, Alexander A. Pavlov, Hans De Sterck
Science Express Reports, Science, 7 de Abril de 2005

 

Mostra-se que o escape de Hidrogênio da atmosfera da Terra primitiva deveria ocorrer com taxas duas ordens de grandeza menores do que anteriormente suposto. O balanço entre o escape lento de Hidrogênio e a emissão de gases vulcânicos poderia ter mantido uma taxa de difusão do Hidrogênio 30% maior. A produção de compostos orgânicos pré-bióticos nessa atmosfera teria sido mais eficiente do que a origem exógena ou a síntese em sistemas hidrotérmicos. A sopa orgânica nos oceanos e lagos na Terra primitiva teria sido um local mais favorável para a origem da vida do que se julgava anteriormente.

Um estudo da Universidade do Colorado, em Boulder, indica que a Terra em sua infância provavelmente teve substanciais quantidades de Hidrogênio em sua atmosfera, descoberta surpreendente que pode alterar a maneira pela qual muitos cientistas pensam sobre como a vida se originou no planeta.

Publicado no número de 7 de abril do "Science Express Report", edição on-line de "Science Magazin", o estudo conclui que são deficientes os modelos tradicionais que estimam o escape de Hidrogênio da atmosfera terrestre ocorrido há vários bilhões de anos. O novo estudo indica que até 40% da atmosfera primitiva era de Hidrogênio, implicando um clima mais favorável à produção de compostos orgânicos pré-bióticos, como aminoácidos, e finalmente a vida.

O artigo é de autoria do estudante de doutoramento Feng Tian, do Professor Owen Toon, e do pesquisador associado Alexander Pavlov, do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado, em Boulder, juntamente com Hans De Sterck da Universidade de Waterloo.

O estudo teve apoio do Instituto de Astrobiologia e do Programa de Exobiologia, ambos da NASA. "Eu não esperava esse resultado, quando iniciávamos o estudo", disse Tian, estudante de doutorado em LASP no Centro de Astrobiologia da Universidade do Colorado, em Boulder, e principal autor do artigo. "Se a atmosfera da Terra fosse rica em Hidrogênio, como mostramos, os compostos orgânicos poderiam ter sido produzidos facilmente".

Cientistas acreditam que a Terra foi formada há 4,6 bilhões de anos, e a evidência geológica indica que a vida pode ter começado na Terra aproximadamente um bilhão de anos depois. "Este estudo indica que é incorreto o modelo da atmosfera terrestre primitiva rica em bióxido de Carbono e pobre em Hidrogênio, semelhante a Marte e Venus, com que os cientistas têm trabalhado nos últimos vinte-e-cinco anos", disse Toon. Nessas atmosferas não são produzidas moléculas orgânicas por reações fotoquímicas ou descargas elétricas.

Toon afirmou que a premissa de que a Terra primitiva teve uma atmosfera com prevalência de CO2, muito tempo depois da sua formação, levou muitos cientistas a procurar indícios para a origem da vida em fontes hidrotermais no mar, em fontes de água doce quente, ou na proveniência do espaço exterior, via meteoritos ou poeira cósmica.

A equipe concluiu que, mesmo que as concentrações de CO2 fossem grandes, as concentrações de Hidrogênio teriam sido maiores. "Nesse caso, a produção de compostos orgânicos com o auxílio de descargas elétricas ou reações fotoquímicas poderia ter sido eficiente", declarou Toon.

Aminoácidos que provavelmente se formassem a partir de substâncias orgânicas no ambiente rico em Hidrogênio podem ter-se acumulado nos oceanos, ou enseadas, lagos e pântanos, proporcionando locais potenciais para o surgimento da vida, relatou a equipe. O novo estudo indica que o escape de Hidrogênio da atmosfera primitiva da Terra foi provavelmente duas ordens de grandeza menor do que os cientistas acreditavam anteriormente, disse Tian. Esta taxa de escape mais baixa baseia-se em parte em novas estimativas das temperaturas, no passado, na atmosfera superior terrestre, em torno de 8.000 km de altitude, no limite com o ambiente espacial.

Embora cálculos anteriores supusessem que a temperatura nesse topo da atmosfera fosse bem acima de 830 oC há alguns bilhões de anos, os novos modelos matemáticos indicam que as temperaturas então deveriam ser duas vezes menores. Os novos cálculos envolvem escoamentos supersônicos de gás escapando da atmosfera superior da Terra como um vento planetário, conforme o estudo.

"Parece ter sido aceita uma hipótese cega, durante anos, de que o Hidrogênio estivesse escapando da Terra, há 3 ou 4 bilhões de anos com a mesma taxa atual", disse Pavlov (ênfase nossa).

"Mostramos que esse escape foi limitado consideravelmente pelas temperaturas baixas na atmosfera superior e pelo suprimento de energia solar".

Apesar de maiores níveis de radiação ultravioleta proveniente do Sol na infância da Terra, a taxa de escape de Hidrogênio, afirmou Tian, teria permanecido baixa. O escape de Hidrogênio teria sido balanceado pelo Hidrogênio produzido pela atividade vulcânica há alguns bilhões de anos, tornando-o um componente importante da atmosfera.

Em 1953, Stanley Miller, estudante de pós-graduação na Universidade de Chicago, introduziu uma corrente elétrica numa câmara contendo metano, amônia, Hidrogênio e água, e produziu aminoácidos, considerados como os blocos construtivos da vida. "Penso que este nosso estudo torna de novo relevante os experimentos de Miller", afirmou Toon. "Neste novo cenário, substâncias orgânicas podem ter sido produzidos de maneira eficiente na atmosfera primitiva, levando-nos de novo ao conceito de uma rica sopa orgânica no oceano".

No novo cenário da Universidade do Colorado, em Boulder, é a atmosfera com predominância de Hidrogênio e CO2 que leva à produção de moléculas orgânicas, e não a atmosfera com metano e amônia usada no experimento de Miller, afirmou Toon. Tian e outros membros da equipe declararam que o esforço de pesquisa continuará. Ainda é desconhecida, disseram eles, a duração da atmosfera rica em Hidrogênio na Terra primitiva.

Apesar do questionamento ao Uniformismo, ainda permanece a "hipótese cega" de que o Experimento de Miller (mesmo vestido de nova roupagem) poderia "demonstrar" que o acaso (também cego) poderia dar origem, se não à vida, pelo menos a alguns blocos construtivos necessários para a vida.

Talvez a cegueira generalizada não tenha permitido visualizar a questão do planejamento necessário ao "sucesso" do experimento de Miller (e seu "aprimoramento" agora pretendido), nem alguns outros "pequenos detalhes" como a questão da quirialidade dos aminoácidos!

Como "em terra de cego quem tem um olho é rei', como diz o ditado, surgem agora quatro candidatos ao trono de Miller, sem atentar para o fato de que "o rei está nu"!


SCB (16/05/2005)   [23]

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