Blocos de construção da vida podem sobreviver na atmosfera hostil de Vênus

O conceito deste artista mostra a Missão Rocket Lab para Vênus chegando ao seu destino. Crédito: French R, Mandy C, Hunter R, Mosleh E, Sinclair D, Beck P, Seager S, Petkowski JJ, Carr CE, Grinspoon DH, et al. Missão do Laboratório Rocket a Vênus. Aeroespacial. 2022; 9(8):445. https://doi.org/10.3390/aerospace9080445

Vênus é um planeta semelhante em estrutura e tamanho à Terra, mas com uma espessa atmosfera de nuvens tóxicas de ácido sulfúrico. Essas nuvens encobrem Vênus completamente, criando um efeito estufa que aquece a superfície do planeta a 475 graus Celsius (900 graus Fahrenheit). Essas temperaturas são altas o suficiente para derreter o chumbo e muito fortes para sustentar a vida.

Por esta razão, a possibilidade de vida em Vênus é frequentemente negligenciada em outros lugares como Marte e Europa. Mas um novo estudo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences sugere que as condições mais favoráveis para a vida podem estar escondidas nas nuvens mais frias. Os pesquisadores descobriram que os ácidos nucleicos, as moléculas portadoras de informações que compõem o DNA e o RNA, são estáveis em condições de laboratório simulando as gotículas de ácido sulfúrico nas nuvens de Vênus.

Acreditava-se que o ácido sulfúrico concentrado nas nuvens venusianas destruísse essas moléculas críticas, mas agora foi demonstrado que elas persistem por até duas semanas nessas condições. Isso sugere que os blocos de construção químicos da vida necessários para sustentar a vida na Terra podem sobreviver em condições previamente desconhecidas.

“É um lugar muito hostil; é muito seco e tem atividade de água muito baixa. E as próprias nuvens são feitas principalmente ou quase inteiramente de ácido sulfúrico, uma substância química muito agressiva que destruiria toda a vida na Terra. Então, você tem que admitir que parece muito ruim”, diz a principal autora do estudo, Sara Seager. Como astrofísico e cientista planetário do MIT, Seager procura exoplanetas há décadas e é pioneiro em modelos teóricos de atmosferas e teorias sobre a vida em outros mundos. Ela também faz parte de uma equipe que atualmente desenvolve novas missões a Vênus para explorar suas nuvens e procurar sinais de vida.

Uma base estável

Para a vida se formar, ela precisa de um solvente líquido para permitir reações dentro das células. Entre os planetas rochosos e luas do nosso sistema solar, o ácido sulfúrico é um dos três líquidos conhecidos encontrados. A água líquida está presente na Terra e abaixo da superfície de várias luas geladas como a Europa de Júpiter e Encélado de Saturno. E mares de metano líquido abundam em Titã. Além de Vênus, o ácido sulfúrico também pode ser encontrado em alguns exoplanetas.

Na Terra, os ácidos nucleicos – ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA) – são os portadores de todas as informações genéricas. Eles são o código que as células leem para criar proteínas e realizar as funções da vida. Sua estrutura de dupla hélice codifica o livro de instruções para a vida e permite que essa informação seja copiada e passada para a próxima geração. E na Terra, a água torna possível todo esse processo.

Quando se trata de saber se a vida poderia sobreviver nas nuvens de Vênus, “a estabilidade [dos ácidos nucleicos] no ácido sulfúrico é importante porque eles são os blocos básicos de construção da vida na Terra. Eles são baseados na química da água. Mas se esses ácidos nucléicos também pudessem existir no ácido sulfúrico, a próxima grande questão é: sequências como RNA e DNA, necessárias para transferir a informação de uma geração para outra, poderiam sobreviver? diz Sanjay Limaye, especialista em atmosfera venusiana da Universidade de Wisconsin-Madison, que não participou do estudo.

Para ver se eles poderiam sobreviver em ácido sulfúrico, a equipe de Seager pegou as bases de ácido nucleico do DNA e do RNA – adenina, citosina, guanina, timina e uracil – e as dissolveu em um frasco contendo uma mistura de ácido sulfúrico e água pesada. (Água pesada é água cujo hidrogênio tem um próton e um nêutron em seu núcleo, em vez de apenas um próton.) Seager e sua equipe testaram a estabilidade das amostras, as armazenaram e as testaram novamente. Eles descobriram que as bases do ácido nucléico ainda estavam estáveis após 18 a 24 horas e mesmo após duas semanas. A equipe também testou outros ácidos nucleicos como 2,6 diaminopurina (um substituto da adenina em alguns bacteriófagos), purina e pirimidina, todos também estáveis.

No entanto, a estrutura química da molécula de DNA, que consiste em grupos fosfato, não era estável nessas condições.

“Nosso DNA não é estável em ácido sulfúrico, mas é definitivamente incrível saber que um componente de nosso DNA, você sabe, as bases de ácido nucleico, são estáveis em ácido sulfúrico”, diz Seager. Agora, o objetivo de sua equipe é criar uma molécula semelhante ao DNA, ou biopolímero informativo, como Seager o chama, para testar ainda mais se o DNA pode ser estável nas condições atmosféricas venusianas. Se a equipe fizer isso com sucesso, Seager diz que eles podem defender um ambiente habitável em Vênus.

“Não estaríamos provando que há vida lá. Mas estaríamos aumentando a evidência crescente de que as nuvens são habitáveis e vale a pena ir a Vênus em busca de vida”, diz Seager.

Vida Venusiana

Assim, embora os cientistas ainda não saibam se a vida é possível em ácido sulfúrico concentrado, Seager e sua equipe não acham que a probabilidade deva ser excluída. A vida nas nuvens de Vênus, conforme detalhado em seu artigo, poderia encontrar uma maneira de usar ácido sulfúrico em gotículas de nuvens como solvente líquido em vez de água.

Nesse cenário, Vênus não precisava ser um planeta crivado de poças de água líquida no passado para hospedar vida. Isso é uma boa notícia na busca por vida lá, já que alguns pesquisadores suspeitam que Vênus sempre foi muito quente para suportar uma superfície alagada e pode ter sido sempre seco como é hoje durante a maior parte de sua história geológica.

“[Este trabalho é] radical porque desafia o nosso bom senso. … Isso nos mostra que você pode ter uma química complexa necessária para sustentar a vida. E pode não significar que haja vida baseada em DNA ou RNA em nuvens ácidas. Poderia, eu acho, em um sentido mais geral, nos dizer o nível de complexidade, o tipo de complexidade que um sistema biológico precisa para evoluir para algo autossustentável e a evolução pode existir nesse tipo de ambiente”, diz David Grinspoon , um astrobiólogo e cientista do Planetary Science Institute não envolvido com o estudo.

Mas a vida venusiana não precisa ter começado com essa habilidade. “Parece bem possível, embora ainda não completamente comprovado, que Vênus era um lugar muito mais parecido com a Terra em sua história inicial. E provavelmente na época em que a origem da vida estava acontecendo na Terra, Vênus pode ter tido as mesmas condições ambientais ou similares o suficiente para que uma origem da vida pudesse estar acontecendo em Vênus também”, diz Grinspoon.

Então, talvez qualquer forma de vida no planeta tenha evoluído para usar ácido sulfúrico devido a mudanças nas condições. Nesse cenário hipotético, o mundo hospedou oceanos de água primitivos que depois evaporaram. A vida poderia ter se formado dentro de suas águas bilhões de anos atrás, mas quando a água se tornou escassa, essas formas de vida poderiam ter adaptado sua bioquímica para usar o ácido sulfúrico no ambiente.

Outro cenário proposto usa a mesma ideia da vida venusiana originada da água na superfície e depois se adaptando ao ambiente ácido sulfúrico, mas não a ponto de substituir totalmente a água. Em vez disso, as formas de vida poderiam usar um processo químico para neutralizar o ácido sulfúrico com amônia produzida biologicamente.

Explorando as Nuvens

Independentemente de hospedarem ou não vida, há muito sobre as nuvens de Vênus que ainda não sabemos. Pesquisadores planetários observaram uma química atmosférica inexplicável, incluindo uma possível detecção de fosfina, juntamente com outras estranhas propriedades das nuvens, como manchas escuras onde a luz ultravioleta é absorvida. O motivo da absorção permanece desconhecido, diz Limaye.

Missões como as sondas Pioneer Venus da NASA e espaçonaves soviéticas já observaram o tamanho e a distribuição das partículas das nuvens, mas não determinaram diretamente a composição de todos os tipos de partículas encontradas dentro delas. Várias missões futuras da NASA e da ESA devem observar Vênus até o final da década, mas nenhuma das três sondará as partículas da nuvem diretamente.

Seager e sua equipe esperam que suas descobertas informem as missões que examinam diretamente as partículas da nuvem em busca de matéria orgânica. Atualmente, ela está trabalhando em um conjunto de missões focadas em astrobiologia para Vênus, apelidadas de Morning Star Missions. A primeira delas – e a primeira missão privada além da órbita da Terra – é chamada de Rocket Lab Mission to Venus. Ele lançará uma pequena sonda que levará cerca de cinco minutos coletando medições na atmosfera de Vênus, procurando material orgânico nas camadas da nuvem. A missão está marcada para janeiro de 2025.

Mas também há planos ambiciosos para o futuro. Todos poderiam lançar a luz necessária sobre as nuvens obscuras de Vênus. A equipe espera uma segunda missão envolvendo uma sonda em um paraquedas ou em um balão. “E a terceira missão, que é muito futurista e inviável agora, é trazer parte da atmosfera [venusiana] de volta à Terra”, diz Seager.

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