Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Berna usou modelagem computacional baseada em observação para encontrar uma explicação de como macromoléculas podem se formar em um curto espaço de tempo em discos de gás e poeira ao redor de estrelas jovens. Essas descobertas podem ser cruciais para entender como a habitabilidade se desenvolve ao redor de diferentes tipos de exoplanetas e estrelas.
As macromoléculas orgânicas são consideradas os blocos de construção da vida, pois são de importância crucial para a composição de carbono e nitrogênio favoráveis à vida na Terra. Os cientistas planetários há muito assumem que as macromoléculas orgânicas que tornam a Terra adequada para a vida vêm dos chamados condritos. Os condritos são blocos de construção rochosos dos quais a Terra foi formada há cerca de 4,6 bilhões de anos e que conhecemos hoje como meteoritos. Os condritos são formados nos estágios iniciais pelo acúmulo de poeira e pequenas partículas no disco protoplanetário que se forma ao redor de uma estrela jovem. Mas até agora, a questão tem sido como as macromoléculas se formaram e estão presentes nessas aglomerações de seixos. Pesquisadores liderados por Niels Ligterink agora apresentam uma explicação para isso em um estudo que acaba de ser publicado na Nature Astronomy. Ligterink, primeiro autor do estudo, trabalhou na divisão de Pesquisa Espacial e Ciências Planetárias da Universidade de Berna até o final de junho de 2024 e agora é professor assistente na Universidade Técnica de Delft.
Armadilhas de poeira e radiação como elementos-chave
“A matéria macromolecular como tal é responsável pela composição de carbono e nitrogênio da Terra e fornece as condições para a vida”, explica Ligterink. Até agora, no entanto, não ficou claro onde no espaço essa matéria macromolecular é formada.
Para o estudo atual, a equipe de pesquisa, que foi montada por Ligterink, combinou dois fenômenos já conhecidos em seu modelo. O primeiro é o fenômeno de que no disco de poeira orbitando uma estrela jovem, há regiões onde poeira e gelo se acumulam. Em tal armadilha de poeira ou gelo, a poeira gelada não permanece estacionária, mas se move para cima e para baixo, e mecanismos importantes para a formação dos chamados planetesimais, precursores e blocos de construção para planetas, ocorrem.
O segundo fenômeno envolve a irradiação pesada, por exemplo, por luz estelar, de misturas simples de gelo. Pesquisas de laboratório indicaram que moléculas muito complexas de centenas de átomos de tamanho podem ser formadas por irradiação. Essas moléculas contêm principalmente átomos de carbono e podem ser comparadas à fuligem preta e ao grafeno.
Se, os pesquisadores presumiram, houvesse armadilhas de poeira que também fossem expostas à luz estelar intensa, macromoléculas orgânicas poderiam muito bem se formar ali. Para testar sua hipótese, os pesquisadores montaram um modelo que lhes permitiu calcular diferentes condições.
Formação surpreendentemente rápida de macromoléculas
O modelo mostrou que, sob as condições certas, a formação de macromoléculas é de fato viável em apenas algumas décadas. “Esperávamos esse resultado, é claro, mas foi uma boa surpresa que fosse tão óbvio”, diz o pesquisador principal Ligterink. “Espero que a pesquisa preste mais atenção ao efeito da radiação pesada em processos químicos complexos. A maioria dos pesquisadores se concentra em moléculas orgânicas relativamente pequenas, de algumas dezenas de átomos de tamanho, enquanto os condritos, os blocos de construção dos planetas, contêm principalmente macromoléculas grandes”.
“É realmente muito legal que agora possamos usar um modelo baseado em observação para explicar como moléculas grandes podem se formar”, diz a coautora Nienke van der Marel, da Universidade de Leiden, na Holanda. Onze anos atrás, ela e seus colegas foram os primeiros a demonstrar de forma convincente a existência de armadilhas de poeira. Ela ficou viciada no assunto desde então. “Nossa pesquisa é uma combinação única de astroquímica, observações com o observatório de radiotelescópio ALMA, trabalho de laboratório, evolução de poeira e o estudo de meteoritos do nosso sistema solar”.
No futuro, os pesquisadores planejam estudar como diferentes tipos de armadilhas de poeira reagem de forma diferente à radiação e aos fluxos de poeira em movimento. “Isso os ajudará a aprender mais sobre a probabilidade de vida ao redor de diferentes tipos de exoplanetas e estrelas”, conclui Ligterink.