Diferenciação química planetária é a chave para o surgimento de vida extraterrestre
Diferenciação química planetária é a chave para o surgimento de vida extraterrestre
Quais são os fatores essenciais para a formação de um planeta apto para a vida? Um novo trabalho de pesquisa liderado pela equipe do astrônomo Craig Walton, da Universidade de Cambridge, tenta responder a essa pergunta.
Tudo começa com o crescimento dos planetas metalo-rochosos — como a Terra —, um processo conhecido como diferenciação química planetária. Os planetas crescem progressivamente a partir da acreção — adição de matéria — de asteroides que medem entre dezenas e centenas de quilômetros de diâmetro. O calor retido após os impactos, juntamente com o calor produzido como consequência da desintegração de elementos radioativos, participa do aquecimento interno dos embriões planetários.
No final dessa fase, os corpos planetários com cerca de mil quilômetros de diâmetro fundem-se e ocorre a segregação química de seus componentes. Assim se formam o núcleo metálico, o manto e a crosta, um processo de diferenciação em camadas que agora se revela como fundamental para a capacidade de um planeta originar organismos vivos.
A diferenciação dos corpos planetários
Essa dinâmica implica a segregação interna dos elementos químicos em função de suas afinidades. Os metais criam ligas com o ferro e, com exceção do abundante níquel, passam a fazer parte dos núcleos planetários.
O fósforo, um elemento leve com caráter não metálico e com um papel essencial para a vida, é retido na fusão desses metais. Até 4% em massa do fósforo é solúvel no sólido rico em ferro que coexiste com o líquido metálico a altas pressões (da ordem de dezenas de gigapascais) que são registradas no interior dos planetas.
Mas as temperaturas de fusão e as composições dos líquidos e sólidos coexistentes podem mudar significativamente.
Proporção de elementos, um processo complexo
O novo trabalho de Craig Walton revela que os elementos básicos para a vida que devem estar presentes nas superfícies planetárias estão diretamente relacionados a uma combinação de três fatores:
A herança da composição global do sistema em que se formou.
A modificação parcial dessa composição pelo processo de diferenciação do planeta.
A partição interna dos elementos entre o núcleo e o manto, em função da chamada fugacidade do oxigênio. Este conceito se refere à quantidade de oxigênio disponível para reagir com outros elementos-chave, como o ferro e o carbono, que podem existir na natureza com múltiplos estados de valência.
O acaso também desempenha seu papel, uma vez que estudos astrofísicos sobre a composição das estrelas sugerem que existem diferenças químicas significativas na galáxia. Estas dão origem a variações nas abundâncias relativas dos elementos indispensáveis para a biologia.
Essa “dispersão cosmoquímica” está relacionada com essa variabilidade local nas abundâncias galácticas de fósforo e nitrogênio. Atualmente, conhecemos cerca de 6.000 exoplanetas que orbitam em torno de outras estrelas, mas não devemos esperar que eles tenham uma composição semelhante à da Terra.
Para exemplificar isso, os pesquisadores criaram uma figura (abaixo) que mostra a dispersão esperada nas proporções de fósforo (P) e nitrogênio (N) que acabam ficando disponíveis no manto dos exoplanetas, porque nem todos os sistemas estelares formam planetas com a mesma composição.
Nas galáxias, ocorrem naturalmente variações significativas nas abundâncias relativas desses elementos essenciais para a vida em relação aos elementos formadores de rochas, daí as diferentes possibilidades representadas no gráfico.
Receita química da vida pode ser universal, mas nem sempre reproduzível
Assim, o fato de a vida não ser tão comum na galáxia pode ser explicado por esses processos prévios de diferenciação química e pelas próprias carências de elementos químicos que podem ocorrer em outros ambientes planetários.
Para que a vida surja em outros mundos, os elementos essenciais devem estar presentes no momento certo da consolidação do manto e da crosta. Isso não parece trivial, devido aos processos geofísicos que, em última análise, redistribuem no interior planetário elementos-chave como o fósforo e o nitrogênio. Portanto, tais processos atuariam limitando as probabilidades para que a vida floresça.
Isso é algo a ser levado em consideração na busca por vida extraterrestre, ao analisar as características químicas dos exoplanetas que estão sendo descobertos. O desafio é de primeira magnitude, devido à dificuldade de obter espectros que permitam inferir os elementos formativos dessas atmosferas durante os trânsitos que alguns planetas executam ao passar pela frente do disco brilhante de suas estrelas.
De qualquer forma, agora que começamos a identificar as moléculas químicas presentes em suas atmosferas, será necessário desenvolver modelos para ver como elas se correlacionam com a composição química das superfícies. Sem perder de vista que o próprio acaso poderia desempenhar um papel e colocar barreiras à vida em outros mundos.
Josep M. Trigo Rodríguez, Investigador Principal del Grupo de Meteoritos, Cuerpos Menores y Ciencias Planetarias, Instituto de Ciencias del Espacio (ICE - CSIC)
This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.
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