Um Novo Estudo Sugere que Planetas sem Água Ainda Podem Ser Capazes de Gerar Certos Líquidos

Créditos da imagem: Jose-Luis Olivares, MIT

Embora a água seja vital para a vida na Terra, os cientistas há muito tempo assumem que ela também é essencial para a vida em outros lugares. Essa crença moldou décadas de pensamento sobre a habitabilidade planetária.

No entanto, os fatores que tornam um planeta habitável podem ter pouco a ver com a água. De fato, a vida poderia potencialmente existir em ambientes onde a água é escassa, sustentada por um tipo de líquido totalmente diferente. De acordo com um novo estudo do MIT publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, um desses candidatos é um líquido iônico — um sal que permanece líquido abaixo de cerca de 100 °C.

Em testes de laboratório, pesquisadores criaram líquidos iônicos combinando ácido sulfúrico com certas moléculas orgânicas contendo nitrogênio. Em planetas rochosos, o ácido sulfúrico pode resultar de atividade vulcânica, e compostos à base de nitrogênio — já encontrados em asteroides e planetas em nosso sistema solar — também podem ocorrer em outros sistemas planetários. Isso sugere que tais líquidos podem se formar naturalmente em mundos muito diferentes da Terra.

Potencial para Vida em Ambientes Extremos e Sem Água

Líquidos iônicos têm pressão de vapor extremamente baixa, o que significa que não evaporam, e podem existir em temperaturas mais altas e pressões mais baixas do que a água líquida pode suportar. Pesquisadores observam que esses fluidos podem fornecer um ambiente estável para certas biomoléculas, como proteínas que permanecem intactas em seu interior.

A equipe sugere que, mesmo em planetas muito quentes ou com atmosferas muito rarefeitas para água líquida, bolsões de líquido iônico ainda podem existir. E onde há líquido, pode haver potencial para vida — embora provavelmente muito diferente dos organismos aquáticos da Terra.

“Consideramos a água essencial para a vida porque ela é necessária para a vida na Terra”, diz a líder do estudo, Rachana Agrawal, ex-pós-doutoranda do MIT em Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias. “Mas se ampliarmos a definição, o que realmente é necessário é um líquido que possa suportar o metabolismo. Incluir líquidos iônicos nessa definição poderia expandir enormemente as potenciais zonas de habitabilidade para planetas rochosos.”

Os coautores do estudo no MIT incluem Sara Seager, professora de Ciências Planetárias da turma de 1941 no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias, que também possui cargos nos Departamentos de Física e Aeronáutica e Astronáutica, juntamente com Iaroslav Iakubivskyi, Weston Buchanan, Ana Glidden e Jingcheng Huang. Outros colaboradores são Maxwell Seager, do Instituto Politécnico de Worcester, William Bains, da Universidade de Cardiff, e Janusz Petkowski, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Wroclaw, na Polônia.

Uma Avanço Fluido

A exploração de líquidos iônicos pela equipe começou como parte da busca por vida potencial em Vênus, um planeta envolto em nuvens espessas e tóxicas de ácido sulfúrico. Embora severas, essas nuvens ainda podem abrigar vestígios de vida — uma ideia que as próximas missões atmosféricas pretendem investigar.

Agrawal e Seager, que lidera as Missões Morning Star a Vênus, estavam estudando métodos para coletar e evaporar ácido sulfúrico. Qualquer amostra trazida das nuvens de Vênus precisaria ter o ácido removido para detectar compostos orgânicos restantes que pudessem indicar vida.

Com uma configuração de baixa pressão para evaporar o excesso de ácido sulfúrico, eles testaram sua mistura com a glicina. Em todos os testes, a maior parte do ácido sulfúrico evaporava, mas uma camada persistente de líquido permanecia. Eles descobriram que o ácido sulfúrico estava reagindo quimicamente com a glicina, transferindo átomos de hidrogênio para ela. Essa reação produziu um fluido à base de sal — um líquido iônico — que permaneceu líquido sob uma ampla faixa de temperaturas e pressões.

Essa descoberta inesperada levantou uma nova questão: líquidos iônicos poderiam se formar naturalmente em planetas muito quentes e com atmosferas muito rarefeitas para a sobrevivência da água?

“A partir daí, começamos a imaginar as possibilidades”, diz Agrawal. “Na Terra, vulcões produzem ácido sulfúrico, e compostos orgânicos foram detectados em asteroides e outros corpos planetários. Isso nos fez questionar se líquidos iônicos também poderiam se formar e persistir em exoplanetas.”

Refúgios Rochosos

Na Terra, os líquidos iônicos são criados principalmente para aplicações industriais e raramente ocorrem naturalmente — com a única exceção conhecida sendo um caso em que se formam a partir da interação de venenos produzidos por duas espécies de formigas concorrentes.

Os pesquisadores investigaram em que condições naturais os líquidos iônicos poderiam se formar e em quais faixas de temperatura e pressão persistiriam. Em experimentos de laboratório, eles combinaram ácido sulfúrico com vários compostos orgânicos à base de nitrogênio. Estudos anteriores da equipe de Seager mostraram que o ácido sulfúrico pode, inesperadamente, preservar alguns desses compostos, que estão ligados à química da vida.

“No ensino médio, você aprende que os ácidos gostam de liberar prótons”, explica Seager. “Do nosso trabalho anterior com ácido sulfúrico (o principal componente das nuvens de Vênus) e compostos à base de nitrogênio, também sabíamos que o nitrogênio tende a absorver hidrogênio. É como se o lixo de uma pessoa se tornasse o tesouro de outra.”

Líquidos Iônicos se Formam Facilmente em Diversas Condições

Eles descobriram que líquido iônico se formava ao misturar ácido sulfúrico e compostos orgânicos nitrogenados na proporção inédita de um para um. Para este novo trabalho, Seager e Agrawal combinaram ácido sulfúrico com mais de 30 compostos orgânicos diferentes contendo nitrogênio sob diferentes temperaturas e pressões e, em seguida, evaporaram o ácido sulfúrico das misturas para verificar se o líquido iônico permanecia. Eles também testaram a reação diretamente em rochas basálticas, comuns na superfície de muitos planetas rochosos.

“Ficamos impressionados com a frequência com que o líquido iônico se formava”, diz Seager. “Quando colocamos ácido sulfúrico e o composto na rocha, o excesso entrou nos poros, mas uma gota de líquido iônico permaneceu — e continuava se formando.”

Líquidos Iônicos podem se Formar em Calor Extremo e Baixa Pressão

Os experimentos mostraram que o líquido iônico pode se formar em temperaturas de até 180 °C e sob pressões muito baixas — muito abaixo da pressão atmosférica da Terra. Essas descobertas indicam que, dadas as condições adequadas, líquidos iônicos podem surgir naturalmente em planetas onde a água líquida não consegue sobreviver.

“Imaginamos um planeta mais quente que a Terra, sem água, mas com ácido sulfúrico de desgaseificação vulcânica”, diz Seager. “Esse ácido precisaria entrar em contato com uma pequena porção de material orgânico, e depósitos orgânicos são bastante comuns em todo o sistema solar.”

Ela diz que essas poças poderiam durar de anos a milênios, servindo como refúgios para formas simples de vida baseadas em líquidos iônicos. A equipe de Seager agora planeja explorar quais biomoléculas e outros ingredientes relacionados à vida poderiam sobreviver — e possivelmente florescer — em tais ambientes.

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