Blocos essenciais da vida detetados em gelo para lá da Via Láctea

Pela primeira vez, astrónomos observaram blocos constituintes da vida preservados em gelo para além dos limites da Via Láctea, num ambiente extragaláctico. A deteção foi feita em material gelado que envolve uma estrela muito jovem na Grande Nuvem de Magalhães (GNM), revelando que a química que pode anteceder a vida não é exclusiva da nossa galáxia.

Moléculas orgânicas complexas (MOCs) em gelo na Grande Nuvem de Magalhães

No meio de uma mistura de moléculas orgânicas complexas (MOCs) aprisionadas em gelo, os investigadores identificaram etanol, acetaldeído e formiato de metilo - compostos que, até agora, nunca tinham sido reconhecidos em estado sólido (gelo) fora da Via Láctea.

Além disso, foi igualmente identificado ácido acético, uma molécula que nunca tinha sido confirmada de forma conclusiva em gelo em nenhum outro local do espaço.

A investigação, liderada pela astrofísica Marta Sewiło, do Goddard Space Flight Center da NASA e da Universidade de Maryland, aponta para um cenário em que os ingredientes necessários à química que pode conduzir ao aparecimento da vida são comuns, resistentes e amplamente distribuídos pelo cosmos - e não um fenómeno limitado ao nosso “bairro” galáctico.

“Com esta descoberta”, afirma Sewiło, “demos passos importantes para compreender como emerge a química complexa no Universo e abrimos novas possibilidades para investigar de que modo a vida poderá ter surgido.”

O que são MOCs e porque são tão importantes

Em astrofísica, designam-se por moléculas orgânicas complexas (MOCs) as moléculas com pelo menos seis átomos, sendo que um deles tem de ser carbono. Nesta categoria incluem-se, por exemplo, o etanol (CH₃CH₂OH), o formiato de metilo (HCOOCH₃) e o acetaldeído (CH₃CHO), bem como moléculas ainda maiores, como o cianeto de isopropilo ((CH₃)₂CHCN).

Estas moléculas interessam particularmente porque funcionam como precursores químicos de compostos essenciais à vida tal como a conhecemos - como aminoácidos, açúcares e nucleobases. Encontrá-las no espaço ajuda a esclarecer as origens da química prebiótica e a perceber onde poderão ter sido “fabricados” esses tijolos químicos antes mesmo de a Terra existir.

Porque é que a GNM é um laboratório natural diferente da Via Láctea

Os cientistas procuram também perceber se a abundância e a distribuição destas moléculas variam com o ambiente. A Grande Nuvem de Magalhães é bastante distinta da Via Láctea: apresenta cerca de um terço a metade da abundância de metais - em astronomia, “metais” significa qualquer elemento mais pesado do que o hélio. Na prática, isso traduz-se em menos oxigénio, carbono e silício, entre outros elementos.

A GNM tem ainda menos poeira para bloquear a luz e um ritmo de formação estelar relativamente intenso, o que inunda a galáxia com radiação ultravioleta. Este conjunto de condições levanta uma questão central: como se formam MOCs num meio pobre em metais e exposto a radiação intensa?

A estrela ST6, o JWST e a assinatura química do gelo

Um dos alvos escolhidos foi uma estrela jovem conhecida por ST6, localizada a cerca de 160 000 anos-luz da Terra, numa superbolha chamada N158, não muito longe da famosa região de formação estelar Nebulosa da Tarântula.

A equipa apontou o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para esta estrela, recolhendo luz no infravermelho médio proveniente do material gelado em rotação à sua volta. O objetivo foi identificar, a partir dessa luz, quais as reações químicas e quais as substâncias presentes no gelo.

Em seguida, os investigadores compararam os espectros obtidos com uma “impressão digital” conhecida das MOCs - uma base de dados de assinaturas espectrais. Como estas moléculas absorvem luz em comprimentos de onda específicos, deixam linhas escuras no espectro que podem ser associadas a compostos concretos.

O que foi detetado: metanol, etanol, acetaldeído, formiato de metilo e ácido acético

Na luz recolhida pelo JWST a partir da poeira gelada em torno de uma estrela noutra galáxia, a equipa realizou deteções robustas de:

• metanol
• acetaldeído
• etanol
• formiato de metilo
• ácido acético (CH₃COOH)

Antes desta observação, o ácido acético só tinha sido encontrado no espaço na forma de vapor. A confirmação do seu estado congelado reforça modelos computacionais e experiências de laboratório que sugerem que ele participa em reações na superfície de grãos - processos considerados relevantes para construir compostos prebióticos no meio interestelar.

Química de superfície de grãos: como o gelo ajuda a construir MOCs

A presença conjunta destas moléculas constitui um indício forte de que são produtos de química de superfície de grãos. Neste mecanismo, o gelo forma-se sobre grãos de poeira no espaço, criando películas finas que revestem cada partícula microscópica. Com o auxílio da radiação, componentes presos nesses mantos de gelo podem migrar, encontrar-se e reagir, dando origem às MOCs detetadas.

Na Via Láctea, isto já seria significativo. No entanto, o resultado ganha um peso adicional por mostrar que, mesmo num ambiente como o da GNM - com baixa metalicidade e “castigado” por radiação -, a formação destas moléculas continua a ser possível.

Implicações para a astrobiologia e para a origem da química prebiótica

Esta observação reforça a ideia de que os inventários químicos necessários para passos iniciais rumo à vida podem surgir em muitos locais, inclusive em galáxias com características diferentes das nossas. Para a astrobiologia, isto sugere que a disponibilidade de precursores químicos pode ser menos rara do que se pensava, e que a “receita” da química prebiótica pode funcionar sob condições variadas.

Também abre caminho a uma ligação mais direta entre observações e laboratório: ao identificar moléculas específicas em gelo, torna-se possível desenhar experiências mais realistas que reproduzam mantos de gelo interestelar sob radiação, permitindo testar rotas de formação e destruição de MOCs em ambientes pobres em metais como o da GNM.

Próximos passos: aumentar a amostra na GNM e na Via Láctea

A equipa pretende alargar o estudo a mais estrelas jovens na Grande Nuvem de Magalhães, para perceber se a mesma química ocorre de forma generalizada por toda a galáxia anã ou se a ST6 é um caso excecional.

Como destaca Sewiło, a base observacional ainda é reduzida: existe atualmente apenas uma fonte na GNM e apenas quatro fontes na Via Láctea com deteções destas moléculas orgânicas complexas em gelos. Amostras maiores serão essenciais para confirmar os resultados iniciais que apontam para possíveis diferenças nas abundâncias de MOCs entre as duas galáxias.

A investigação foi publicada na revista The Astrophysical Journal Letters.