Da Universidade do Arizona
A primeira evidência experimental que mostra como o nitrogênio atmosférico pode ser incorporado às macromoléculas orgânicas está sendo relatada por uma equipe da Universidade do Arizona. A descoberta indica que moléculas orgânicas podem ser encontradas em Titã, a lua de Saturno que os cientistas pensam ser um modelo para a química da Terra pré-vida.
Terra e Titã são os únicos corpos planetários conhecidos que possuem atmosferas espessas, predominantemente de nitrogênio, disse Hiroshi Imanaka, que conduziu a pesquisa enquanto membro do departamento de química e bioquímica da UA.
Como moléculas orgânicas complexas se tornam nitrogenadas em ambientes como o início da Terra ou a atmosfera de Titã é um grande mistério, disse Imanaka.
"Titã é tão interessante porque sua atmosfera dominada por nitrogênio e a química orgânica podem nos dar uma pista da origem da vida em nossa Terra", disse Imanaka, agora pesquisador assistente do Laboratório Lunar e Planetário da UA. "O nitrogênio é um elemento essencial da vida."
No entanto, nem todo nitrogênio serve. O gás nitrogênio deve ser convertido em uma forma quimicamente mais ativa de nitrogênio, capaz de conduzir as reações que formam a base dos sistemas biológicos.
Imanaka e Mark Smith converteram uma mistura de gás nitrogênio-metano semelhante à atmosfera de Titã em uma coleção de moléculas orgânicas contendo nitrogênio ao irradiar o gás com raios UV de alta energia. A instalação do laboratório foi projetada para imitar como a radiação solar afeta a atmosfera de Titã.
A maior parte do nitrogênio passou diretamente para compostos sólidos, em vez de gasosos, disse Smith, professor da UA e chefe de química e bioquímica. Modelos anteriores previram que o nitrogênio passaria de compostos gasosos para sólidos em um processo passo a passo mais longo.
Titã parece de cor laranja, porque uma fumaça de moléculas orgânicas envolve o planeta. As partículas na poluição atmosférica acabarão se depositando na superfície e podem ser expostas a condições que podem criar vida, disse Imanaka, que também é um dos principais pesquisadores do Instituto SETI em Mountain View, Califórnia.
No entanto, os cientistas não sabem se as partículas de fumaça de Titã contêm nitrogênio. Se algumas das partículas são as mesmas moléculas orgânicas contendo nitrogênio que a equipe da UA criou em laboratório, as condições favoráveis à vida são mais prováveis, disse Smith.
Observações de laboratório como essas indicam o que as próximas missões espaciais devem procurar e quais instrumentos devem ser desenvolvidos para ajudar na busca, disse Smith.
O artigo de Imanaka e Smith, "Formação de aerossóis orgânicos nitrogenados na atmosfera superior de Titã", está programado para publicação na edição Early Online do Proceedings da Academia Nacional de Ciências na semana de 28 de junho. A NASA forneceu financiamento para a pesquisa.
Os pesquisadores da UA queriam simular condições na fina atmosfera superior de Titã, porque os resultados da Missão Cassini indicaram que a radiação "extrema UV" que atinge a atmosfera cria moléculas orgânicas complexas.
Portanto, Imanaka e Smith usaram a Fonte de Luz Avançada no síncroton do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley em Berkeley, Califórnia, para disparar luz UV de alta energia em um cilindro de aço inoxidável contendo gás nitrogênio e metano mantido em pressão muito baixa.
Os pesquisadores usaram um espectrômetro de massa para analisar os produtos químicos que resultaram da radiação.
Embora pareça simples, configurar o equipamento experimental é complicado. A própria luz UV deve passar por uma série de câmaras de vácuo a caminho da câmara de gás.
Muitos pesquisadores querem usar a Fonte de Luz Avançada, portanto a competição por tempo no instrumento é acirrada. Imanaka e Smith receberam um ou dois intervalos de tempo por ano, cada um deles durante oito horas por dia, durante apenas cinco a 10 dias.
Para cada intervalo de tempo, Imanaka e Smith tinham que embalar todo o equipamento experimental em uma van, dirigir até Berkeley, montar o delicado equipamento e iniciar uma intensa série de experimentos. Às vezes, trabalhavam mais de 48 horas seguidas para obter o máximo de seu tempo na Fonte de Luz Avançada. A conclusão de todos os experimentos necessários levou anos.
Foi estressante, disse Imanaka: "Se perdermos apenas um parafuso, isso atrapalha o tempo do feixe".
No começo, ele analisava apenas os gases do cilindro. Mas ele não detectou nenhum composto orgânico contendo nitrogênio.
Imanaka e Smith pensaram que havia algo errado na configuração experimental, então eles aprimoraram o sistema. Mas ainda sem nitrogênio.
"Foi um mistério", disse Imanaka, o primeiro autor do artigo. "Para onde foi o nitrogênio?"
Finalmente, os dois pesquisadores coletaram os pedaços de gosma marrom que se reuniam na parede do cilindro e analisaram-na com o que Imanaka chamou de "a mais sofisticada técnica de espectrômetro de massa".
Imanaka disse: "Então finalmente encontrei o nitrogênio!"
Imanaka e Smith suspeitam que esses compostos sejam formados na atmosfera superior de Titã e eventualmente caiam na superfície de Titã. Uma vez na superfície, eles contribuem para um ambiente propício à evolução da vida.
