Modelo brasileiro se baseia em fontes hidrotermais avalia a possibilidade de vida em lua de Júpiter

Modelo criado se baseia nas condições ambientais semelhantes as da lua Europa e de uma mina de ouro onde foi encontrada bactéria que sobrevive com base direta em energia nuclear. Europa, uma das 69 luas...

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Modelo criado se baseia nas condições ambientais semelhantes as da lua Europa e de uma mina de ouro onde foi encontrada bactéria que sobrevive com base direta em energia nuclear.

Europa, uma das 69 luas de Júpiter, é um dos locais no espaço com maior potencial para abrigar vida até o momento. A lua gelada de Júpiter Europa é um dos principais objetivos da pesquisa em astrobiologia, pois oferece um possível ambiente habitável. Sob sua crosta gelada de 10 km de espessura é um oceano de água líquida com mais de 100 km de profundidade. A energia derivada da interação gravitacional da lua com Júpiter mantém este oceano aquecido.

Uma pesquisa teórica para avaliar a habitabilidade microbiana de Europa usando dados coletados de ambientes análogos na Terra foi conduzida por um grupo de pesquisadores brasileiros ligados à Universidade de São Paulo (USP). Eles publicaram sua pesquisa no periódico Scientific Reports.

“Estudamos os possíveis efeitos de uma fonte de energia biologicamente utilizável em Europa com base em informações obtidas de um ambiente análogo na Terra”, disse Douglas Galante, pesquisador do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron do Brasil (LNLS) e do Centro de Pesquisa em Astrobiologia (NAP-Astrobio) do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP).

O estudo de Galante e equipe buscou investigar lugares no Brasil e na África com possíveis vestígios de transformações geoquímicas e isotópicas relacionadas ao surgimento da vida multicelular na Era Neoproterozóica.

Na mina de ouro de Mponeng, perto de Joanesburgo, na África do Sul, a uma profundidade de 2,8 km, os pesquisadores encontraram vestígios de grandes mudanças ligadas à história da vida na Terra e um contexto terrestre análogo a Europa. Eles descobriram que a bactéria Candidatus desulforudis audaxviator sobrevive dentro da mina sem luz solar por meio da radiólise da água, a dissociação de moléculas de água por radiação ionizante.

“Esta mina subterrânea muito profunda tem vazamento de água através de rachaduras que contêm urânio radioativo”, disse Galante. “O urânio destrói as moléculas de água para produzir radicais livres (H+, OH e outros), que atacam as rochas circundantes, especialmente a pirita (dissulfeto de ferro, FeS2), produzindo sulfato. A bactéria usa o sulfato para sintetizar ATP [adenosina trifosfato], o nucleotídeo responsável pelo armazenamento de energia nas células. Esta é a primeira vez que foi encontrado um ecossistema capaz de sobreviver com base direta na energia nuclear”.

Segundo Galante e colegas, o ambiente colonizado por bactérias na mina de Mponeng é um excelente análogo do meio ambiente que se supõe existir no fundo do oceano de Europa.

Embora a temperatura na superfície de Europa seja próxima do zero absoluto, existe uma enorme quantidade de energia térmica no seu núcleo, resultante do efeito de interação de Europa com a poderosa gravidade de Júpiter, o que faz com que a órbita do satélite seja extremamente elíptica. Assim, Europa orbita muito perto ou muito longe do gigante gasoso. A lua experimenta deformações em sua geometria como resultado da imensa força de maré de Júpiter. A energia liberada pelos estados alternados de alongamento e relaxamento na estrutura da lua torna o subsolo de Europa capaz de hospedar um oceano de água líquida.

Essas imagens compostas mostram uma pluma de material suspeito que está em erupção no mesmo local na lua gelada de Júpiter Europa. As imagens têm dois anos de diferença uma da outra. Crédito de Imagem: NASA / ESA / W. Sparks (STScI) / USGS Astrogeology Science CenterCrédito da imagem: NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center
Essas imagens compostas mostram uma pluma de material suspeito que está em erupção no mesmo local na lua gelada de Júpiter Europa. As imagens têm dois anos de diferença uma da outra. Um artigo que detalha essas descobertas do telescópio espacial Hubble foi publicado em The Astrophysical Journal Letters relatando as observações de Europa a partir de 2016, nas quais uma provável nuvem de material foi observada em erupção da superfície da lua no mesmo local onde Hubble viu evidências de uma pluma em 2014 . Essas imagens reforçam a evidência de que as plumas de Europa poderiam ser um fenômeno real, disparando intermitentemente na mesma região na superfície da lua. Crédito de Imagem: NASA / ESA / W. Sparks (STScI) / USGS Astrogeology Science CenterCrédito da imagem: NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center

“Entretanto, não é suficiente para que haja água líquida aquecida”, disse Galante. De acordo com o pesquisador, a atividade biológica é baseada em diferenças nas concentrações de moléculas, íons ou elétrons em regiões distintas que produzem um fluxo em determinada direção, permitindo a ocorrência de respiração celular, fotossíntese, produção de ATP e outros processos comuns aos seres vivos.

“Emanações hidrotermais — de hidrogênio molecular [H2], sulfeto de hidrogênio [H2S], ácido sulfúrico [H2SO4], metano [CH4] e assim por diante — são fontes importantes de desequilíbrio químico e fatores potenciais de transdução biológica, ou seja, transformação do desequilíbrio em energia biologicamente útil”, disse Galante. “Essas fontes hidrotermais são o cenário mais plausível para a origem da vida na Terra”.

Investigando as condições em Europa para produção de ATP

O grupo de pesquisadores da USP avaliou a forma como os desequilíbrios químicos em Europa poderiam ser iniciados através da emanação da água, levando a reações em cadeia entre a água e elementos químicos encontrados na crosta de Europa — no entanto, há uma falta total de dados empíricos de apoio. “É por isso que procuramos um efeito físico mais universal que fosse altamente provável. Esse efeito foi a ação da radioatividade”, disse Galante.

Os corpos celestes no sistema solar com núcleos rochosos compartilham os mesmos materiais radioativos, ejetados para o espaço pela explosão da supernova que originou o Sol e os planetas. Os pesquisadores consideraram as concentrações de urânio, tório e potássio em Europa com base nas quantidades já observadas e medidas aqui na Terra, nos meteoritos e em Marte.

“A partir dessas quantidades, conseguimos estimar a energia liberada, como esta energia interage com a água circundante e a eficiência da radiólise da água resultante dessa interação na geração de radicais livres”, disse Galante.

Europa, uma das 69 luas de Júpiter, até o momento é um dos locais no espaço com maior potencial para abrigar vida já detectado. Esta imagem é um mosaico de fotografias em cores realistas obtidas pelo orbitador Galileo do hemisfério anti-joviano (aquele que está de costas para Júpiter) de Europa que mostra as numerosas
Europa, uma das 69 luas de Júpiter, até o momento é um dos locais no espaço com maior potencial para abrigar vida já detectado. Esta imagem é um mosaico de fotografias em cores realistas obtidas pelo orbitador Galileo do hemisfério anti-joviano (aquele que está de costas para Júpiter) de Europa que mostra as numerosas “lineas”. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)

De acordo com o estudo, juntamente com os radionuclídeos, a pirita é um ingrediente crucial cuja presença é indispensável para a vida na Europa. “Uma das propostas decorrentes do nosso estudo é que os traços de pirita devem ser procurados como parte de qualquer avaliação da habitabilidade de um corpo celestial”, disse Galante. As possibilidades de encontrar pirita numa missão hipotética a Europa são boas, uma vez que o enxofre (S) e o ferro (Fe) são elementos encontrados em abundância em todo o sistema solar.

“O leito do oceano na Europa parece oferecer condições muito semelhantes às que existiram na Terra primitiva durante o primeiro bilhão de anos. Portanto, estudar a lua Europa hoje é, até certo ponto, como olhar para o nosso próprio planeta no passado. Além do interesse intrínseco da habitabilidade de Europa e da existência de atividade biológica lá, o estudo também é uma porta de entrada para entender a origem e a evolução da vida no universo “.

O artigo, assinado por quatro pesquisadores, foi publicado no Scientific Reports, periódico do grupo Nature, em 10 janeiro de 2018. A equipe de pesquisadores da USP para este estudo, além de Douglas Galante, bacharel em Ciências Moleculares com pós-doutorado pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP), que coordenou o estudo, foi composta por Thiago Altair Ferreira, graduado em Química pelo Instituto de Química (IQ) e mestrando no programa de Física Biomolecular do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, Marcio Guilherme Bronzato de Avellar, bacharel em Ciências Moleculares e doutor em Astrofísica pelo IAG-USP e Fabio Rodrigues, graduado em Ciências Moleculares, pós-doutor e docente pelo IQ.

Adaptado de Phys.org e de Jornal da USP.

Referência:

  1. ALTAIR, T. et al. Microbial habitability of Europa sustained by radioactive sources. Scientific Reports (2018), 8, Article number:260. DOI:10.1038/s41598-017-18470-z
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