Em formação

Como se pensa que a fosfina é sintetizada por organismos vivos na Terra?


O recente relatório (setembro de 2020) de "gás fosfina nas nuvens de Vênus" afirma que a fosfina (PH3) só ocorre na Terra devido à vida anaeróbica. Citando um relatório no New York Times:

Mas os cientistas ainda não explicaram como os micróbios da Terra o fazem. “Não há muita compreensão de de onde vem, como se forma, coisas assim”, disse Matthew Pasek, geocientista da Universidade do Sul da Flórida, em Tampa. “Nós vimos isso associado à localização dos micróbios, mas não vimos um micróbio fazer isso, o que é uma diferença sutil, mas importante.”

Quais são as hipóteses atuais sobre como a fosfina é formada?


Os antecedentes da produção de fosfina na Terra podem ser encontrados em uma revisão intitulada "Produtos naturais contendo grupos funcionais organofosforados 'raros" por Petkowski et al. no Moléculas 24, 866 (2019). Os quatro autores também são co-autores do Astronomia da Natureza papel. Eles afirmam (grifo meu):

A via biossintética detalhada para a produção de fosfina microbiana é atualmente desconhecido. Para uma discussão detalhada da produção biológica no ambiente, sua bioquímica e química atmosférica, veja três artigos recentes de Bains, Sousa-Silva e colegas [482.494.495].

Estes três artigos são dos autores, um dos quais eu acompanhei:

  1. Bains, W .; Petkowski, J.J .; Sousa-Silva, C .; Seager, S. Novo modelo ambiental para ecologia termodinâmica da produção biológica de fosfina. Sci. Total Environ. 2019, 658, 521-536.

O resumo inclui (grifo meu):

Neste artigo, mostramos através cálculos termodinâmicos que, em ambientes específicos, a ação combinada de bactérias redutoras e desproporcionais de fosfito pode produzir fosfina. Bactérias redutoras de fosfato podem capturar energia da redução de fosfato para fosfito através do acoplamento da redução de fosfato ao NADH oxidação. Nosso hipótese descreve como a química do fosfato em um nicho ambiental é acoplada à geração de fosfito nas águas subterrâneas, que por sua vez é acoplada à produção de fosfina na água e na atmosfera, impulsionada por uma ecologia microbiana específica.

O artigo em si não é do tipo 'autor-pago', então você pode precisar de acesso institucional para lê-lo. Há um resumo gráfico fornecido, no entanto, que resume a hipótese:

O artigo consiste em argumentos termodinâmicos detalhados para o esquema sugerido em particular temperatura, pH e ambiente anaeróbio de pântanos e pântanos. Nessas condições, os autores postulam que o objetivo da produção de pósfina é ganhar energia †. A analogia seria com a produção de NADH como na glicólise anaeróbica para ganhar energia, mas precisa ser reoxidado para NAD+ para permitir que isso continue. A redução do fosfato para fazer isso seria análoga à redução do piruvato para lactato ou etanol. Como o etanol, a fosfina seria um subproduto sem valor para o organismo.

No entanto, o possível papel previsto para a produção de fosfina nas nuvens venusianas é diferente. Nas informações suplementares para o artigo da Nature Astrobiology, há o seguinte:

A modelagem inicial baseada na bioquímica terrestre sugere que a redução bioquímica de fosfato em fosfina é termodinamicamente viável sob condições de nuvem de Vênus. A produção biológica de fosfina em Vênus provavelmente será requerendo energia. No entanto, a vida pode fazer um investimento substancial de energia em compostos que fornecem funcionalidade biológica importante. Existem muitas funções biológicas úteis em potencial, incluindo sinalização, defesa ou captura de metal para as quais a fosfina tem propriedades úteis, de modo que a biossíntese endergônica não pode ser descartada.

A sugestão aqui é que a fosfina é um produto útil, sintetizado em um custo energético.

A única conexão bioquímica entre os dois seria que se, como parece provável, a vida na Terra pode produzir fosfina (por caminhos bioquímicos que ainda precisam ser descobertos), então esses mesmos processos bioquímicos seriam candidatos à produção de fosfina pela vida em Vênus se o os autores estão corretos ao argumentar que (pelo menos conhecidos) candidatos não biológicos foram excluídos. A questão não pede opiniões sobre o último, nem presumo apresentar as que tenho.


† A abordagem termodinâmica envolve o cálculo das mudanças de energia livre de Gibbs (ΔG) para as reações. Muitas vezes neste site discutindo bioquímica padrão, nós (ou pelo menos eu) falamos em termos de padrão energias livres - ΔG˚ (ou ΔG˚ 'para condições celulares normais). No entanto, o valor real de ΔG para uma reação é influenciado pela temperatura e a concentração de reagentes (que incluirá íons de hidrogênio), de modo que o ΔG calculado para pântanos terrestres e semelhantes provavelmente difere daquele nas nuvens venusianas.


A detecção e o papel da fosfina no ciclo do fósforo foram discutidos pela primeira vez em 19881. Eles examinaram o ciclo do fósforo em estações de tratamento de esgoto a céu aberto, onde descobriram uma liberação de gás de sedimentos de 1-2 metros de profundidade, que foi encontrado para ser fosfina. Eles calcularam que 5 g de fosfina foram liberados a partir de 2.000 m3 de esgoto. Eles também propuseram que:

Em condições de laboratório, também foi demonstrado que a fosfina é liberada por redução bacteriana a partir de um meio contendo fósforo inorgânico. O conteúdo de fósforo do meio diminui quase pela metade.

Esta redução bacteriana da fosfina foi explicada em um artigo de 20002(Veja também a ref. 3):

Uma base microbiana para a geração bioredutiva de fosfina é proposta, o que poderia ser responsável, pelo menos em parte, pela presença desse gás tóxico em ambientes anaeróbicos naturais e em gases de esgoto e aterros sanitários. A geração de fosfina em condições de crescimento anaeróbico dependeu tanto da fonte de inóculo da cultura (fezes de animais) quanto das condições de enriquecimento da cultura. A fosfina foi detectada em gases de headspace de culturas mistas sob condições que promovem o crescimento fermentativo de bactérias de ácido butírico e ácido butírico, na presença ou ausência de geração de metano. Culturas monossépticas de certos fermentadores de ácidos mistos (Escherichia coli, Salmonella gallinarum e Salmonella arizonae) e fermentadores de solvente (Clostridium sporogenes, Clostridium acetobutyricum e Clostridium cochliarium) também gerou fosfina. A geração de fosfina por essas bactérias poderia explicar a correlação aparente entre a metanogênese e a formação de fosfina na natureza.

Mas esta redução de fosfina foi considerada termodinamicamente desfavorável e, portanto, uma via de redução bioquímica adequada não foi identificada4:

Considerações termodinâmicas indicam que é muito improvável que a redução de fosfato em fosfina seja endergônica. Portanto, a geração de fosfina não pode ser comparada com a sulfidogênese e a metanogênese. Parece haver uma ligação entre a existência de compostos gasosos de fósforo altamente reativos e o aumento dos níveis de corrosão do metal. Os compostos reativos podem ser formados por microrganismos ou são liberados de impurezas contendo fósforo no ferro pela ação de metabólitos bacterianos. As vias bioquímicas responsáveis ​​pela produção de compostos de fósforo gasoso ainda não foram caracterizadas.

Mas então, em um artigo de 2014, um possível método de redução redox foi proposto5:

Nenhum outro agente redutor comum pode produzir fosfina na concentração em que é observada na natureza, pois a redução do fosfato é energeticamente inviável a menos que fosfito ou hipofosfito estejam presentes no ambiente (membros importantes no ciclo do fósforo). Fosfito e hipofosfito geram fosfina e fosfato a partir de reações de desproporção:

$$ ce {4H2PO3 ^ - + H + -> PH3 + 3H2PO4 -} $$

$$ ce {2H2PO2− + H + -> PH3 + H2PO4 -} $$

A produção de fosfina depende principalmente da concentração de fosfito e hipofosfito, mas também depende do pH, da temperatura e da concentração total de P dissolvido. Se a maior parte do P reduzido ocorre como hipofosfito, então mais PH3 deve ser esperado do que se o P reduzido ocorrer como fosfito.

Conclusão: A fosfina deve ser / é considerada um membro integrante do ciclo bioquímico do fósforo, visto que se forma a partir da redução de fosfitos / hipofosfitos (membros importantes na PBC). Cerca de 10% do fósforo produzido na atmosfera a partir do PBC é PH3. A produção direta de gás fosfina ocorre em algumas condições locais especializadas, como ambiente marinho profundo onde PH3 a concentração encontrada foi de 0,01 ng / m3 - 100 ng / m3.

O PBC é em si um processo importante para sustentar a vida na Terra. Ele sintetiza moléculas de sustentação da vida importantes para a biosfera. Uma vez que é encontrado em Vênus, podemos hipotetizar vida anaeróbica em Vênus, embora ainda não tenha sido confirmada. No futuro, poderemos ver vida em Vênus.

Referências

  1. Dévai, I., Felföldy, L., Wittner, I. et al. Detecção de fosfina: novos aspectos do ciclo do fósforo na hidrosfera. Nature 333, 343-345 (1988) https://doi.org/10.1038/333343a0
  2. Jenkins, R & Morris, T & Craig, P & Ritchie, A.W & Ostah, N. (2000) Geração de fosfina por culturas mistas e monosépticas de bactérias anaeróbias. A ciência do meio ambiente total. 250. 73-81. 10.1016 / S0048-9697 (00) 00368-5.
  3. Liu Z, Jia S, Wang B, Zhang T, Liu S. Investigação preliminar sobre o papel dos microrganismos na produção de fosfina. J Environ Sci (China). 2008 ; 20 (7): 885-890. doi: 10.1016 / s1001-0742 (08) 62142-7
  4. Formação biológica de compostos de fósforo voláteis Joris Roels, Willy Verstraete, Bioresource Technology, Volume 79, Edição 3, Setembro de 2001, Páginas 243-250, DOI: 10.1016 / S0960-8524 (01) 00032-3
  5. Biogeoquímica redox de fósforo, Matthew A. Pasek, Jacqueline M. Sampson, Zachary Atlas, Proceedings of the National Academy of Sciences, Outubro de 2014, 111 (43) 15468-15473; DOI: 10.1073 / pnas.1408134111

Vida alienígena em Vênus? A descoberta de gás fosfina é uma virada de jogo em potencial

Pode ser química atmosférica. Ou poluição de vulcões invisíveis. Mas há uma chance - uma chance não insignificante - de que os cientistas tenham feito a primeira descoberta clara de vida fora da Terra.

Pesquisadores da Cardiff University no País de Gales e do Massachusetts Institute of Technology, juntamente com colegas de universidades asiáticas e britânicas, acabaram de publicar um artigo na revista Nature Astronomy no qual afirmam ter encontrado um gás tóxico e fedorento - fosfina - rico em as nuvens espessas da atmosfera venusiana. Na Terra, a fosfina é produzida por certos tipos de bactérias.

Esta descoberta foi inesperada e uma virada de jogo em potencial. A presença de fosfina no ar é um pouco como fezes encontradas no deserto.

Esta descoberta foi inesperada e uma virada de jogo em potencial. A presença de fosfina aerotransportada é um pouco como um excremento encontrado no deserto: um sinal de que há vida nas redondezas.

Mas se, de fato, organismos vivos estiverem flutuando no ar denso de Vênus, isso fortaleceria enormemente o argumento de que a vida não é um milagre cósmico.

Durante décadas, os cientistas buscaram a vida no espaço de três maneiras. Uma é simplesmente procurá-lo, a motivação subjacente para enviar muitos dos robôs que rastejam por Marte. A segunda é tentar sintonizar as transmissões de rádio alienígenas. E um terceiro esquema - menos conhecido - é usar telescópios para examinar a atmosfera de planetas e luas em busca de biomarcadores: gases produzidos pela vida.


Conteúdo

A geração espontânea se refere tanto aos supostos processos pelos quais diferentes tipos de vida podem emergir repetidamente de fontes específicas que não sejam sementes, ovos ou pais, quanto aos princípios teóricos apresentados em apoio a tais fenômenos. Crucial para esta doutrina são as idéias de que a vida vem da não-vida e que nenhum agente causal, como um pai, é necessário. Os processos hipotéticos pelos quais a vida emerge rotineiramente de matéria inanimada em uma escala de tempo de minutos, semanas ou anos (por exemplo, na suposta geração sazonal de camundongos e outros animais da lama do Nilo) são às vezes referidos como abiogênese. [9] Tais ideias não têm princípios operativos em comum com a hipótese moderna de abiogênese, que afirma que a vida surgiu nas primeiras idades do planeta, ao longo de um período de tempo de pelo menos milhões de anos, e posteriormente diversificada, e que há nenhuma evidência de qualquer repetição subsequente do evento. [10]

O termo geração equívoca, às vezes conhecido como heterogênese ou xenogênese, descreve o suposto processo pelo qual uma forma de vida surge de uma forma diferente e não relacionada, como tênias dos corpos de seus hospedeiros. [11]

Nos anos que se seguiram à experiência de Louis Pasteur de 1859, o termo "geração espontânea" caiu cada vez mais em desuso. Os experimentalistas usaram uma variedade de termos para o estudo da origem da vida de materiais não vivos. Heterogênese foi aplicado à geração de seres vivos a partir de matéria orgânica outrora viva (como caldos fervidos), e Henry Charlton Bastian propôs o termo arquebiose para a vida proveniente de materiais inorgânicos. Não gostando da aleatoriedade e imprevisibilidade implícita no termo "geração 'espontânea'", em 1870 Bastian cunhou o termo biogênese para se referir à formação de vida a partir de matéria não viva. Logo depois disso, no entanto, o biólogo inglês Thomas Henry Huxley propôs o termo abiogênese para se referir a este mesmo processo e adotado biogênese para o processo pelo qual a vida surge da vida existente, é este último conjunto de definições que se tornou dominante. [12]

Filósofos pré-socráticos Editar

Ativo nos séculos 6 e 5 aC, os primeiros filósofos gregos, chamados fisiológico na antiguidade (grego: φυσιολόγοι em inglês, filósofos físicos ou naturais), tentou dar explicações naturais de fenômenos que haviam sido anteriormente atribuídos à ação dos deuses. [13] O fisiologia buscou o princípio material ou arche (Grego: ἀρχή) das coisas, enfatizando a unidade racional do mundo externo e rejeitando explicações teológicas ou mitológicas. [14]

Anaximandro, que acreditava que todas as coisas surgiam da natureza elementar do universo, o Apeiron (ἄπειρον) ou o "ilimitado" ou "infinito", foi provavelmente o primeiro pensador ocidental a propor que a vida se desenvolveu espontaneamente a partir de matéria inanimada. O caos primordial do Apeiron, eternamente em movimento, servia como um substrato no qual os opostos elementares (por exemplo, úmido e seco, quente e frio) geravam e moldavam as muitas e variadas coisas no mundo. [15] De acordo com Hipólito de Roma no terceiro século EC, Anaximandro afirmou que os peixes ou criaturas semelhantes a peixes foram formados pela primeira vez no "molhado" quando agidos pelo calor do sol e que essas criaturas aquáticas deram origem aos seres humanos . [16] Censorinus, escrevendo no século 3, relata:

Anaximandro de Mileto considerou que da água e da terra aquecidas surgiram peixes ou animais inteiramente semelhantes a peixes. Dentro desses animais, os homens tomaram forma e os embriões foram mantidos prisioneiros até a puberdade, só então, depois que esses animais se abriram, homens e mulheres puderam sair, agora capazes de se alimentar. [17]

Anaxímenes, um aluno de Anaximandro, pensava que o ar era o elemento que comunicava a vida e dotava as criaturas de movimento e pensamento. Ele propôs que as plantas e os animais, incluindo os seres humanos, surgiram de um lodo terrestre primordial, uma mistura de terra e água combinada com o calor do sol. Anaxágoras também acreditava que a vida surgia de um lodo terrestre. No entanto, ele sustentava que as sementes das plantas existiam no ar desde o início, e as dos animais no éter. Xenófanes traçou a origem do homem até o período de transição entre o estágio fluido da terra e a formação da terra, sob a influência do sol. [18]

No que ocasionalmente foi visto como uma prefiguração de um conceito de seleção natural, [19] Empédocles aceitou a geração espontânea de vida, mas sustentou que diferentes formas, feitas de diferentes combinações de partes, surgiram espontaneamente como se por tentativa e erro: bem-sucedido combinações formaram as espécies presentes durante a vida do observador, enquanto as formas malsucedidas não se reproduziram.

Aristóteles Editar

Em seus trabalhos biológicos, o filósofo natural Aristóteles teorizou extensivamente sobre a reprodução de vários animais, seja por geração sexual, partenogenética ou espontânea. De acordo com sua teoria fundamental do hilomorfismo, que sustentava que toda entidade física era um composto de matéria e forma, a teoria básica da reprodução sexual de Aristóteles afirmava que a semente do macho impunha a forma, o conjunto de características transmitidas aos descendentes na "matéria" (sangue menstrual) fornecido pela mulher. Assim, a matéria feminina é a causa material da geração - ela fornece a matéria que constituirá a prole - enquanto o sêmen masculino é a causa eficiente, o fator que instiga e delineia a existência da coisa. [20] No entanto, conforme proposto no História dos Animais, muitas criaturas se formam não por meio de processos sexuais, mas por geração espontânea:

Agora, existe uma propriedade que os animais têm em comum com as plantas. Pois algumas plantas são geradas a partir da semente das plantas, enquanto outras plantas são autogeradas através da formação de algum princípio elementar semelhante a uma semente e destas últimas algumas plantas derivam seus nutrientes do solo, enquanto outras crescem dentro de outras plantas. Assim, com os animais, alguns nascem de animais progenitores de acordo com sua espécie, enquanto outros crescem espontaneamente e não de linhagem aparentada e desses casos de geração espontânea, alguns vêm de terra putrefata ou matéria vegetal, como é o caso de vários insetos, enquanto outros são gerados espontaneamente no interior dos animais a partir das secreções de seus diversos órgãos. [22]

De acordo com essa teoria, as coisas vivas podem surgir de coisas não vivas de uma maneira aproximadamente análoga à "enformação da matéria feminina pela ação da semente masculina" vista na reprodução sexual.[21] Materiais não vivos, como o fluido seminal presente na geração sexual, contêm pneuma (πνεῦμα, "respiração") ou "calor vital". De acordo com Aristóteles, o pneuma tinha mais "calor" do que o ar normal, e esse calor dotava a substância de certas propriedades vitais:

O poder de cada alma parece ter compartilhado em um corpo diferente e mais divino do que os chamados [quatro] elementos. Para cada [animal], o que torna a semente geradora é inerente à semente e é chamado de "calor". Mas isso não é fogo ou qualquer outro poder, mas sim o pneuma que está encerrado na semente e na matéria espumosa, sendo este análogo ao elemento das estrelas. É por isso que o fogo não gera nenhum animal. mas o calor do sol e o calor dos animais, não apenas o calor que enche a semente, mas também qualquer outro resíduo da natureza [do animal] que possa existir similarmente possui este princípio vital.

Aristóteles fez uma analogia entre a "matéria espumosa" (τὸ ἀφρῶδες) encontrada na natureza e a "semente" de um animal, que ele via como uma espécie de espuma (composta, como era, de uma mistura de água e pneuma ) Para Aristóteles, os materiais geradores dos animais machos e fêmeas (sêmen e sangue menstrual) eram essencialmente refinamentos, feitos pelos corpos masculino e feminino de acordo com suas respectivas proporções de calor, do alimento ingerido, que era, por sua vez, um subproduto dos elementos. terra e água. Assim, qualquer criatura, gerada sexualmente pelos pais ou espontaneamente pela interação do calor vital e da matéria elementar, dependia das proporções do pneuma e dos vários elementos que Aristóteles acreditava compreenderem todas as coisas. [24] Embora Aristóteles reconhecesse que muitas coisas vivas emergiam da matéria em putrefação, ele apontou que a putrefação não era a fonte da vida, mas o subproduto da ação do elemento "doce" da água. [25]

Os animais e as plantas surgem na terra e no líquido porque há água na terra e ar na água, e em todo o ar há calor vital, de modo que, em certo sentido, todas as coisas estão cheias de alma. Portanto, os seres vivos se formam rapidamente sempre que o ar e o calor vital estão contidos em alguma coisa. Quando eles estão assim fechados, os líquidos corpóreos sendo aquecidos, surge como se fosse uma bolha espumosa.

Com vários graus de confiança observacional, Aristóteles teorizou a geração espontânea de uma variedade de criaturas de diferentes tipos de matéria inanimada. Os testáceos (um gênero que para Aristóteles incluía bivalves e caracóis), por exemplo, eram caracterizados pela geração espontânea da lama, mas diferiam com base no material preciso em que cresciam - por exemplo, amêijoas e vieiras na areia, ostras no limo e a craca e a lapa nas cavidades das rochas. [22]

Fontes latinas e cristãs primitivas Editar

Vitruvius, um arquiteto e escritor romano do século I aC, aconselhou que as bibliotecas fossem colocadas voltadas para o leste para se beneficiar da luz da manhã, mas não para o sul ou oeste, pois esses ventos geram traças. [26]

Aristóteles afirmou que as enguias careciam de sexo e careciam de leite, desova e as passagens para ambos. [27] Em vez disso, ele afirmou que as enguias surgiram de minhocas. [28] Autores posteriores discordaram. Plínio, o Velho, não contestou os limites anatômicos das enguias, mas afirmou que as enguias se reproduzem por brotamento, raspando-se nas rochas, liberando partículas que se transformam em enguias. [29] Ateneu descreveu as enguias como se enroscando e descarregando um fluido que se acomodaria na lama e geraria vida. Ateneu também discordou da geração espontânea, alegando que uma variedade de anchova não gerava a partir de ovas, como afirmou Aristóteles, mas sim da espuma do mar. [30]

Como a visão dominante dos filósofos e pensadores continuava a favor da geração espontânea, alguns teólogos cristãos aceitaram a visão. Agostinho de Hipona discutiu a geração espontânea em A cidade de deus e O significado literal do Gênesis, citando passagens bíblicas como "As águas produzam abundantemente a criatura movente que tem vida" (Gênesis 1:20) como decretos que permitiriam a criação contínua. [31]

Desde a queda do Império Romano no século 5 até o Cisma Leste-Oeste em 1054, a influência da ciência grega diminuiu, embora a geração espontânea geralmente permanecesse incontestada. Novas descrições foram feitas. Das numerosas crenças, algumas tiveram implicações doutrinárias fora do livro do Gênesis. Por exemplo, a ideia de que uma variedade de pássaros conhecida como ganso craca emergiu de um crustáceo conhecido como o craca de ganso, teve implicações na prática do jejum durante a Quaresma. Em 1188, Gerald de Gales, após ter viajado pela Irlanda, argumentou que a geração "não natural" de gansos cracas era uma evidência do nascimento virginal. [32] Onde a prática de jejum durante a Quaresma permitia peixes, mas proibia aves, a ideia de que o ganso era de fato um peixe sugeria que seu consumo fosse permitido durante a Quaresma. A prática acabou sendo proibida por decreto do Papa Inocêncio III em 1215. [33]

Aristóteles, na tradução latina, do grego original ou do árabe, foi reintroduzido na Europa Ocidental. Durante o século 13, Aristóteles alcançou sua maior aceitação. Com a disponibilidade de traduções latinas, Santo Albertus Magnus e seu aluno, Santo Tomás de Aquino, elevaram o aristotelismo ao seu maior destaque. Albert escreveu uma paráfrase de Aristóteles, De causis et processu universitatis, no qual ele removeu alguns e incorporou outros comentários de estudiosos árabes. [34] Os influentes escritos de Tomás de Aquino, tanto na área física quanto na metafísica, são predominantemente aristotélicos, mas mostram inúmeras outras influências. [35]

A geração espontânea é discutida como um fato na literatura até o Renascimento. Onde, de passagem, Shakespeare discute cobras e crocodilos se formando na lama do Nilo (Ant 2.7 F1), Izaak Walton novamente levanta a questão da origem das enguias "como ratos e camundongos, e muitas outras criaturas vivas, são criados no Egito , pelo calor do sol quando brilha sobre o transbordamento do rio. ". Embora a antiga questão da origem das enguias permanecesse sem resposta e a ideia adicional de que as enguias se reproduziam da corrupção da idade fosse mencionada, a geração espontânea de ratos e camundongos não gerou debate. [36]

O biólogo e microscopista holandês Jan Swammerdam (1637-1680) rejeitou o conceito de que um animal pudesse surgir de outro ou da putrefação por acaso porque era ímpio como os outros, ele achou o conceito de geração espontânea irreligioso e o associou ao ateísmo e Opinião ímpia. [37]

Jan Baptist van Helmont (1580–1644) usou técnicas experimentais, como cultivar um salgueiro por cinco anos e mostrar que aumentou a massa, enquanto o solo mostrou uma diminuição trivial em comparação. Como o processo de fotossíntese não foi compreendido, ele atribuiu o aumento de massa à absorção de água. [38] Suas notas também descrevem uma receita para ratos (um pedaço de pano sujo mais trigo por 21 dias) e escorpiões (manjericão, colocado entre dois tijolos e deixado ao sol). Suas anotações sugerem que ele pode até ter feito essas coisas. [39]

Onde Aristóteles afirmou que o embrião foi formado por uma coagulação no útero, William Harvey (1578-1657) por meio da dissecção de veados, mostrou que não havia embrião visível durante o primeiro mês. [40] Embora seu trabalho seja anterior ao microscópio, isso o levou a sugerir que a vida vinha de ovos invisíveis. No frontispício de seu livro Exercitationes de Generatione Animalium (Ensaios sobre a geração de animais), ele fez uma expressão de biogênese: "omnia ex ovo" (tudo a partir de ovos). [31]

As antigas crenças foram submetidas a testes. Em 1668, Francesco Redi desafiou a ideia de que os vermes surgiam espontaneamente de carne podre. No primeiro grande experimento para desafiar a geração espontânea, ele colocou a carne em uma variedade de recipientes fechados, abertos e parcialmente cobertos. [41] Percebendo que os recipientes lacrados estavam privados de ar, ele usou o "véu fino de Nápoles" e não observou nenhum verme na carne, mas eles apareceram no pano. [42] Redi usou seus experimentos para apoiar a teoria da preexistência apresentada pela Igreja naquela época, que sustentava que os seres vivos se originavam dos pais. [43] Nos círculos científicos, o trabalho de Redi logo teve grande influência, como evidenciado em uma carta de John Ray em 1671 aos membros da Royal Society of London:

Se existe alguma geração espontânea ou anômala de animais, como tem sido a opinião constante dos naturalistas até agora, acho que há boas razões para questionar. No momento, parece-me mais provável que tal coisa não exista, mas que mesmo todos os insetos são o resultado natural de pais da mesma espécie. F. Redi foi um bom caminho ao provar isso, tendo esclarecido o ponto relativo à geração ex materia putrida. Mas ainda existem duas grandes dificuldades. A primeira é dar conta da produção de insetos criados nos subfrutos e das excrescências das hortaliças, que o dito Redi duvida não atribuir à alma vegetativa da planta que produz essas excrescências. Mas, para isso, remeto-o ao Sr. Lister. A segunda, para prestar contas dos insetos criados nos corpos de outros animais. Espero em breve ser capaz de lhe dar um relato da geração de alguns desses insetos que se pensava serem espontâneos e que parecem tão improváveis ​​quanto qualquer um, segundo o modo comum e usual. [44]

Pier Antonio Micheli, por volta de 1729, observou que quando esporos de fungos eram colocados em fatias de melão eram produzidos o mesmo tipo de fungo de onde provinham os esporos, e a partir dessa observação ele notou que os fungos não surgiam de geração espontânea. [45]

Em 1745, John Needham realizou uma série de experimentos com caldos fervidos. Acreditando que a fervura mataria todos os seres vivos, ele mostrou que, quando selados logo após a fervura, os caldos turvavam, permitindo que persistisse a crença na geração espontânea. Seus estudos foram rigorosamente examinados por seus colegas e muitos deles concordaram. [41]

Lazzaro Spallanzani modificou a experiência de Needham em 1768, tentando excluir a possibilidade de introduzir um fator de contaminação entre a fervura e a selagem. Sua técnica envolvia ferver o caldo em um recipiente lacrado com o ar parcialmente evacuado para evitar explosões. Embora ele não tenha visto o crescimento, a exclusão do ar deixava a questão de saber se o ar era um fator essencial na geração espontânea. [41] No entanto, naquela época já havia um ceticismo generalizado entre os principais cientistas em relação ao princípio da geração espontânea. A observação estava demonstrando cada vez mais que sempre que havia investigação suficientemente cuidadosa dos mecanismos de reprodução biológica, era claro que os processos envolviam o alicerce de novas estruturas em estruturas complexas existentes, em vez de lamas caóticas ou materiais mortos. Joseph Priestley, depois de fugir para a América e não muito antes de sua morte, escreveu uma carta que foi lida para a American Philosophical Society em 1803. Dizia em parte:

Não há nada na filosofia moderna que me pareça tão extraordinário, como o renascimento do que há muito tem sido considerado como a doutrina explodida do equívoco, ou, como o Dr. Darwin chama, geração espontânea, o que significa a produção de corpos organizados a partir de substâncias que não têm organização, como plantas e animais sem germes preexistentes dos mesmos tipos, plantas sem sementes e animais sem relação sexual. O germe de um corpo organizado, a semente de uma planta ou o embrião de um animal, em seu primeiro estado detectável, é agora considerado a futura planta ou animal em miniatura, contendo tudo o que é essencial para ele quando totalmente crescido, apenas exigindo que os vários órgãos fossem aumentados e os interstícios preenchidos com matéria nutritiva estranha. Quando a forma externa sofre a maior mudança, de inseto aquático a mosquito voador, de lagarta a crysalis, de crysalis a borboleta, ou de girino a sapo, não há nada de novo na organização de todas as partes do o mosquito, a borboleta e a rã, tendo realmente existido, embora não aparecendo para o observador comum nas formas em que são vistos pela primeira vez. Da mesma forma, tudo o que é essencial para o carvalho é encontrado na bolota. [46]

Em 1837, Charles Cagniard de la Tour, um físico, e Theodor Schwann, um dos fundadores da teoria celular, publicou sua descoberta independente da levedura na fermentação alcoólica. Eles usaram o microscópio para examinar a espuma que sobrou do processo de fabricação da cerveja. Onde Leeuwenhoek descreveu "pequenos glóbulos esferóides", eles observaram que as células de levedura sofrem divisão celular. A fermentação não ocorreria quando ar estéril ou oxigênio puro fosse introduzido se a levedura não estivesse presente. Isso sugeriu que os microorganismos aerotransportados, e não a geração espontânea, foram os responsáveis. [47]

No entanto, embora a ideia de geração espontânea estivesse em declínio por quase um século, seus defensores não a abandonaram de uma vez. Como escreveu James Rennie:

. a incapacidade de rastrear a origem de plantas e insetos diminutos levou à doutrina do que é chamado de geração espontânea ou equívoca, da qual as fantasias acima mencionadas são alguns dos ramos proeminentes. Os experimentos de Redi sobre a eclosão de insetos em ovos, publicados em Florença em 1668, primeiro trouxeram descrédito a essa doutrina, embora ela sempre tivesse alguns discípulos eminentes. Atualmente, é mantida por um número considerável de naturalistas ilustres, como Blumenbach, Cuvier, Bory de St. Vincent, R. Brown e ampc. "A noção de geração espontânea", diz Bory, "é inicialmente revoltante para uma mente racional, mas é, não obstante, demonstrável ao microscópio. O fato é afirmado: Willer viu isso, eu vi, e vinte outros os observadores viram: a pandorinia o exibe a cada instante. " Essa pandorínia, ele descreve em outro lugar como provavelmente nada mais do que "descendentes animados de Zoocarpae". Não seria lucrativo entrar em qualquer discussão prolongada sobre este assunto misterioso e temos grandes dúvidas se a demonstração ocular pelo microscópio teria sucesso, exceto nas mãos de um discípulo da escola. Mesmo com naturalistas, cujo trabalho é lidar com fatos, a razão é freqüentemente maravilhosamente influenciada pela imaginação. [48]

Edição de Pasteur e Tyndall

A experiência de Louis Pasteur de 1859 é amplamente considerada como tendo resolvido a questão da geração espontânea. [49] Ele ferveu um caldo de carne em um frasco de pescoço de cisne, a curva no gargalo do frasco evitou que as partículas que caíssem atingissem o caldo, enquanto ainda permitia o livre fluxo de ar. O frasco permaneceu sem crescimento por um longo período. Quando o frasco foi girado para que as partículas pudessem cair nas curvas, o caldo rapidamente se turvou. [41] No entanto, as objeções das minorias eram persistentes e nem sempre irracionais, dado que as dificuldades experimentais eram muito mais desafiadoras do que os relatos populares sugerem. As investigações de John Tyndall, correspondente de Pasteur e grande admirador da obra de Pasteur, foram decisivas para refutar a geração espontânea e lidar com questões remanescentes. Mesmo assim, até mesmo Tyndall encontrou dificuldades em lidar com os efeitos dos esporos microbianos, que não eram bem compreendidos em sua época. Como Pasteur, ele fervia suas culturas para esterilizá-las, e alguns tipos de esporos bacterianos podem sobreviver à fervura. A autoclave, que acabou tendo aplicação universal na prática médica e microbiologia para esterilizar equipamentos, não era um instrumento usado na época dos experimentos de Tyndall, muito menos nos de Pasteur. [5]

Em 1862, a Academia Francesa de Ciências deu especial atenção ao assunto e estabeleceu um prêmio "para aquele que por meio de experimentos bem conduzidos lança uma nova luz sobre a questão da chamada geração espontânea" e nomeou uma comissão para julgar o vencedor . [50]


Dicas de vida em Vênus: os cientistas detectam moléculas de fosfina em altas nuvens

Impressão artística de Vênus, com uma inserção mostrando uma representação das moléculas de fosfina detectadas nas altas nuvens. Crédito: ESO / M. Kornmesser / L. Calçada e NASA / JPL / Caltech

Uma equipe internacional de astrônomos, liderada pela professora Jane Greaves, da Cardiff University, anunciou hoje a descoberta de uma molécula rara - fosfina - nas nuvens de Vênus. Na Terra, esse gás só é feito industrialmente ou por micróbios que prosperam em ambientes livres de oxigênio.

Os astrônomos especularam por décadas que as nuvens altas em Vênus poderiam oferecer um lar para os micróbios - flutuando livres da superfície escaldante, mas ainda precisando tolerar uma acidez muito alta. A detecção de moléculas de fosfina, que consistem em hidrogênio e fósforo, pode apontar para essa vida "aérea" extraterrestre. A nova descoberta é descrita em um artigo em Astronomia da Natureza.

A equipe usou pela primeira vez o Telescópio James Clerk Maxwell (JCMT) no Havaí para detectar a fosfina, e então foi concedido tempo para acompanhar sua descoberta com 45 telescópios do Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) no Chile. Ambas as instalações observaram Vênus em um comprimento de onda de cerca de 1 milímetro, muito mais do que o olho humano pode ver - apenas telescópios em grandes altitudes podem detectar esse comprimento de onda com eficácia.

O professor Greaves disse: "Este foi um experimento feito por pura curiosidade, na verdade - aproveitando a poderosa tecnologia do JCMT e pensando em instrumentos futuros. Achei que poderíamos simplesmente descartar cenários extremos, como nuvens sendo preenchidas dos organismos. Quando obtivemos os primeiros indícios de fosfina no espectro de Vênus, foi um choque! "

Naturalmente cautelosos com as descobertas iniciais, Greaves e sua equipe ficaram maravilhados por ter três horas de trabalho com o observatório ALMA, mais sensível. O mau tempo adicionou um atraso frustrante, mas após seis meses de processamento de dados, a descoberta foi confirmada.

O membro da equipe, Dra. Anita Richards, do Centro Regional do ALMA do Reino Unido e da Universidade de Manchester, acrescenta: "Para nosso grande alívio, as condições eram boas no ALMA para observações de acompanhamento enquanto Vênus estava em um ângulo adequado em relação à Terra. Processando o os dados eram complicados, pois o ALMA geralmente não procura efeitos muito sutis em objetos muito brilhantes como Vênus. "

Greaves acrescenta: "No final, descobrimos que ambos os observatórios tinham visto a mesma coisa - absorção fraca no comprimento de onda certo para ser gás fosfina, onde as moléculas são iluminadas por trás pelas nuvens mais quentes abaixo."

Imagem sintetizada em cores falsas de Vênus, usando imagens de banda de 283 nm e 365 nm obtidas pelo Venus Ultraviolet Imager (UVI). Crédito: Equipe do Projeto JAXA / ISAS / Akatsuki

O professor Hideo Sagawa, da Universidade Kyoto Sangyo, então usou seus modelos para a atmosfera venusiana para interpretar os dados, descobrindo que a fosfina está presente, mas escassa - apenas cerca de vinte moléculas em cada bilhão.

Os astrônomos então fizeram cálculos para ver se a fosfina poderia vir de processos naturais em Vênus. Eles alertam que algumas informações estão faltando - na verdade, o único outro estudo de fósforo em Vênus veio de um experimento de aterrissagem, realizado pela missão soviética Vega 2 em 1985.

O cientista do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Dr. William Bains, liderou o trabalho na avaliação de formas naturais de produzir fosfina. Algumas idéias incluíam a luz do sol, minerais soprados da superfície, vulcões ou relâmpagos, mas nenhum deles poderia chegar perto o suficiente disso. Descobriu-se que as fontes naturais produzem no máximo um décimo milésimo da quantidade de fosfina que os telescópios viram.

Para criar a quantidade observada de fosfina em Vênus, os organismos terrestres só precisariam trabalhar a cerca de 10% de sua produtividade máxima, de acordo com cálculos do Dr. Paul Rimmer, da Universidade de Cambridge. Quaisquer micróbios em Vênus provavelmente serão muito diferentes de seus primos da Terra, no entanto, para sobreviver em condições hiperácidas.

As bactérias terrestres podem absorver minerais de fosfato, adicionar hidrogênio e, por fim, expelir o gás fosfina. Custa energia para fazer isso, então por que o fazem não está claro. A fosfina pode ser apenas um resíduo, mas outros cientistas sugeriram propósitos como repelir bactérias rivais.

Outro membro da equipe do MIT, a Dra. Clara Sousa Silva, também estava pensando em pesquisar a fosfina como um gás de 'bioassinatura' de vida não-oxigenada em planetas ao redor de outras estrelas, porque a química normal faz tão pouco dela.

Ela comenta: "Encontrar fosfina em Vênus foi um bônus inesperado! A descoberta levanta muitas questões, por exemplo, como qualquer organismo poderia sobreviver. Na Terra, alguns micróbios podem lidar com até cerca de 5% de ácido em seu ambiente - mas as nuvens de Vênus é quase inteiramente feito de ácido. "

Outras possíveis bioassinaturas no Sistema Solar podem existir, como metano em Marte e água saindo das luas geladas Europa e Enceladus. Em Vênus, foi sugerido que faixas escuras onde a luz ultravioleta é absorvida poderiam vir de colônias de micróbios. A nave espacial Akatsuki, lançada pela agência espacial japonesa JAXA, está atualmente mapeando essas faixas escuras para entender mais sobre este 'absorvedor ultravioleta desconhecido'.

A equipe acredita que sua descoberta é significativa porque eles podem descartar muitas maneiras alternativas de fazer fosfina, mas eles reconhecem que a confirmação da presença de "vida" requer muito mais trabalho. Embora as nuvens altas de Vênus tenham temperaturas de até agradáveis ​​30 graus centígrados, elas são incrivelmente ácidas - cerca de 90% de ácido sulfúrico - representando grandes problemas para os micróbios sobreviverem ali. A professora Sara Seager e a Dra. Janusz Petkowski, também do MIT, estão investigando como os micróbios podem se proteger dentro das gotículas.

A equipe está agora esperando ansiosamente por mais tempo de telescópio, por exemplo, para estabelecer se a fosfina está em uma parte relativamente temperada das nuvens e para procurar outros gases associados à vida. Novas missões espaciais também podem viajar para o nosso planeta vizinho e amostrar as nuvens no local para buscar mais sinais de vida.

A professora Emma Bunce, presidente da Royal Astronomical Society, parabenizou a equipe por seu trabalho: "Uma questão chave na ciência é se a vida existe além da Terra, e a descoberta da Professora Jane Greaves e sua equipe é um passo importante nessa busca. Estou particularmente feliz em ver os cientistas do Reino Unido liderando uma descoberta tão importante - algo que é um caso forte para uma missão espacial de retorno a Vênus. "

A Ministra da Ciência, Amanda Solloway, disse: "Vênus por décadas capturou a imaginação de cientistas e astrônomos em todo o mundo."

"Esta descoberta é imensamente empolgante, ajudando-nos a aumentar nossa compreensão do universo e até mesmo se poderia haver vida em Vênus. Estou incrivelmente orgulhoso de que esta fascinante detecção foi conduzida por alguns dos principais cientistas e engenheiros do Reino Unido usando instalações de última geração construído em nosso próprio solo. "


Voltando a Vênus

Ainda assim, o cientista do observatório do ALMA, John Carpenter, está cético de que as observações da fosfina em si sejam reais. O sinal é fraco e a equipe precisou realizar uma grande quantidade de processamento para extraí-lo dos dados retornados pelos telescópios. Esse processamento, diz ele, pode ter retornado um sinal artificial na mesma frequência da fosfina. Ele também observa que o padrão para identificação molecular remota envolve a detecção de várias impressões digitais para a mesma molécula, que aparecem em diferentes frequências no espectro eletromagnético. Isso é algo que a equipe ainda não fez com a fosfina.

“Eles tomaram as medidas certas para verificar o sinal, mas ainda não estou convencido de que isso seja real”, diz Carpenter. “Se for real, é um resultado muito bom, mas precisa de acompanhamento para ser realmente convincente.”

Sousa-Silva concorda que a equipe precisa confirmar a detecção de fosfina encontrando impressões digitais adicionais em outros comprimentos de onda. Ela e seus colegas planejaram tais observações usando o Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, um telescópio montado em um avião, e com o Infrared Telescope Facility da NASA no Havaí. Mas COVID-19 atrapalhou e as tentativas da equipe foram suspensas.

“É uma pena não termos esta prova”, diz Sousa-Silva.

Mesmo assim, Sanjay Limaye, um cientista planetário da Universidade de Wisconsin-Madison, diz que a descoberta é empolgante o suficiente para continuar pesquisando, e de preferência de um ponto de vista muito mais próximo. “É intrigante que possa apontar para algo estranho acontecendo na atmosfera de Vênus, mas é uma química exótica ou é vida?” ele diz. “Precisamos explorar e descobrir.”

A detecção provisória de fosfina provavelmente alimentará os apelos por um retorno a Vênus - uma viagem que alguns dizem que está muito atrasada, visto que a última vez que a NASA enviou uma sonda ao planeta foi em 1989. Schulze-Makuch diz que está completamente dentro do reino da possibilidade de fazer uma missão de retorno de amostra atmosférica, enviando uma espaçonave para voar através das nuvens e coletar gás e partículas para trazer de volta à Terra.

Várias missões propostas estão passando por revisão, incluindo um elaborado conceito de multi-espaçonave liderado por Gilmore da Wesleyan University, que será avaliado pela comunidade científica planetária enquanto estabelece suas prioridades para a próxima década de exploração do sistema solar. O conceito de Gilmore inclui vários orbitadores e um balão que estudaria de perto a atmosfera venusiana e procuraria por sinais de vida.

No horizonte mais imediato, uma missão menor para estudar a atmosfera profunda de Vênus, chamada DAVINCI +, é um dos quatro finalistas na competição do programa Discovery da NASA. A próxima seleção de missão está programada para ocorrer em 2021.

“Vênus é um sistema tão complexo e incrível, e não o entendemos. E é outra Terra. Provavelmente teve um oceano por bilhões de anos, e está bem ali. É apenas uma questão de ir ”, diz Gilmore. “Temos a tecnologia agora para entrar na atmosfera de Vênus. Pode ser feito."


_ Dr. Fosfina 'e a possibilidade de vida em Vênus

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Em seu rosto quente e horrível, a ideia de que Vênus poderia fazer uma bela casa soa absurda. Mas alguns cientistas acham que as nuvens mais temperadas do planeta podem conter vida. Ilustração: Elena Lacey Getty Images NASA

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A astrônoma Jane Greaves, da Cardiff University, estava sozinha em seu escritório quando viu o sinal: uma impressão digital da molécula de fosfina, pendurada em dados que ela havia tirado da atmosfera de Vênus em 2017.

Você provavelmente nunca ouviu falar da fosfina e, portanto, não sabe por que sua existência em um planeta próximo deixaria um astrônomo atordoado, como fez com Greaves. Mas alguns cientistas pensam que a fosfina - uma pirâmide humilde de três átomos de hidrogênio ligados a um fósforo - pode ser uma bioassinatura útil: um sinal, se você vê-lo em um planeta terrestre de superfície sólida, que vida pode viver lá.

Era possível, embora não confirmado, que Greaves tivesse acabado de ter o primeiro vislumbre de seres alienígenas. Ela vagou atordoada.

Já era tarde e todos tinham ido para casa. “Não havia realmente ninguém para contar”, diz ela. Cautelosa de tirar conclusões precipitadas, ela sufocou sua empolgação e se ordenou a fazer coisas normais, a se concentrar no negócio de viver. Então ela saiu do trabalho e foi ao supermercado. “É preciso encontrar comida, fazer algo sensato, não bater o carro”, ela se lembra de ter dito a si mesma naquela noite no final de 2018.

“Por ser britânica, tive que comprar os ingredientes para o curry”, acrescenta. Uma celebração.

Ela passou os próximos dias verificando se não havia cometido um erro. O sinal, que parecia fosfina, persistiu. E hoje, depois de muitos mais meses de coleta e análise de dados, ela e uma equipe de colegas fizeram o anúncio oficial: Parece haver fosfina em Vênus, e até agora eles não encontraram nenhuma explicação para por que ela pode estar lá - exceto como um resultado da vida venusiana.

Isso não significa que haja é vida em Vênus. Algum processo não biológico desconhecido na Terra pode ter criado a molécula. Afinal, os humanos gritaram "Alienígenas!" por causa da química suspeita antes. Mas, embora haja muito trabalho de acompanhamento a ser feito - muitas complicações, confirmações ou negações que podem e provavelmente virão - também é possível que hoje seja o dia em que os humanos sejam apresentados ao outro.

Em seu rosto quente e horrível, a ideia de que Vênus poderia ser uma bela casa soa absurda. Sua superfície tem mais de 800 graus Fahrenheit. Sua pressão é semelhante à encontrada a 3.000 pés sob o oceano terrestre. É muito metal lá. Assim, o metal pode derreter o chumbo. Tão metálico que uma espaçonave enviada por humanos derrete e amassa poucas horas depois de pousar.

Mas os cientistas especularam sobre vida estranha em Vênus por décadas. Em parte isso é porque o planeta nem sempre foi assim: ele pode ter se gabado de um oceano. A vida poderia ter surgido quando a vizinhança era mais agradável e evoluído conforme as condições transformavam o planeta em uma paisagem infernal literal. Evoluiu, ou seja, para viver em uma parte mais fria do planeta: as nuvens, a mais de 30 milhas acima da superfície, onde a pressão diminui e a temperatura cai para os 80º.

Ninguém menos que Carl Sagan escreveu em Natureza, “Não é de forma alguma difícil imaginar uma biologia indígena nas nuvens de Vênus.” Ele passou a imaginar uma versão dessa vida: um ser que parece e age como uma "bexiga flutuante", uma espécie de bolsa de pele cheia de hidrogênio, flutuando entre as nuvens, coletando água e minerais.

Greaves ficou intrigado com a possibilidade de vida atmosférica. “Eu tinha uma ideia antiga de que poderia haver um habitat aéreo em Vênus”, diz ela. Ela tinha ouvido falar que a fosfina era um marcador da vida na Terra, especificamente da vida anaeróbica, que não precisa de oxigênio. Talvez, ela pensou, ela pudesse verificar sua presença neste planeta vizinho carente de oxigênio, usando o telescópio James Clerk Maxwell. Ela coletaria a luz proveniente de Vênus e procuraria por uma queda característica em seu espectro: uma falta de luz em torno de uma determinada frequência, indicando que as moléculas de fosfina haviam absorvido alguns fótons ao passarem pela atmosfera.

Ela não esperava realmente Vejo isto. Mas parecia estar ali: uma linha achatada na trama, seguida por uma queda profunda em forma de V e outra linha achatada.

Com os resultados em mãos, o curry consumido, ela pediu a seu colega Paul Rimmer que a encontrasse para um café. “Eu tenho uma coisa maluca para fazer com uma atmosfera”, ela disse a ele. Ele concordou em ajudar a construir simulações atmosféricas para entender os dados e a apontou na direção de uma amiga: Clara Sousa-Silva, pesquisadora do MIT e, Greaves diz agora, “a especialista do mundo real em fosfina”. Foi ela quem ajudou a estabelecer a fosfina como uma bioassinatura promissora em outros planetas, nomeadamente exoplanetas. Então, quando Greaves lhe enviou um e-mail sobre os dados de Vênus, Sousa-Silva & # x27s primeiro pensou: & quotEla tem certeza? ”

Ela respondeu: "Isso é extraordinário!" Então, é claro, ela surtou.

Jane Greaves estava revisando dados antigos quando notou uma promissora biossinatura escondida à vista de todos - uma indicação de que algo pode estar vivo em Vênus.

Fotografia: Francesca Jones

A fosfina é, de várias maneiras, a molécula de Sousa-Silva. Quando ela entrou na escola de pós-graduação na University College London, seu trabalho era simular o espectro das moléculas - as assinaturas que elas produzem no espectro eletromagnético, das ondas de rádio à luz visível. Cada átomo e molécula tem um espectro único, absorvendo e emitindo tons de luz muito particulares. Os cientistas às vezes chamam o espectro de uma molécula de sua impressão digital. Mapeá-los no laboratório pode ser caro e muitas vezes perigoso, então os cientistas confiam em simulações para obter a imagem completa.

Sousa-Silva estava contribuindo para um projeto astronômico chamado ExoMol, um banco de dados de espectros que os cientistas podem usar para entender os produtos químicos encontrados no espaço. É especialmente útil quando os astrônomos constroem modelos de estrelas interessantes, anãs marrons ou exoplanetas. Sua abordagem era se concentrar nas características quânticas de um composto, que surgem de suas partículas subatômicas e as leis contra-intuitivas da mecânica quântica. Mas qual molécula ela deve atacar primeiro?

“Eu poderia usar metano”, ela sugeriu a seu orientador de doutorado. Nah, ele disse.

"Amônia?" ela lembra. Também não.

Em vez disso, ele sugeriu fosfina. Os cientistas mal sabiam quais eram suas características principais, e ela poderia ser a primeira a decifrar seus detalhes. “Então, pesquisei 'fosfina' no Google”, diz ela. Foi um começo.

Se você aumentar o zoom em uma molécula de fosfina, ela se parecerá com um tripé de telefone, suas pernas de hidrogênio sustentando um único fósforo. Mas essa imagem fofa desmente sua natureza tóxica: de acordo com o CDC, o gás "tem cheiro de alho ou peixe em decomposição" e, mais importante, pode matar você - no episódio piloto do programa de televisão de ficção Liberando o mal, Walter White mata um traficante de metanfetamina ao desencadear algum PH3.

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Além de encontrar fosfina em antros de drogas, você pode encontrá-la em pântanos, pântanos, intestinos de animais (incluindo o seu) e alguns fumigantes. As bactérias envolvidas na decomposição o produzem. Em sistemas biológicos terrestres, Sousa-Silva diz, “todos os relatos de sua detecção foram próximos à vida anaeróbia”. Antes de Sousa-Silva nascer, na década de 1970, os cientistas descobriram a fosfina flutuando em torno de Júpiter e Saturno, onde se formou nas profundezas de suas atmosferas, onde é quente e a pressão do hidrogênio é alta - propício à produção não biológica de fosfina. Esses tipos de condições extremas não existem da mesma forma em planetas terrestres como a Terra ou Vênus. Mas a maioria das pessoas ainda não se importava muito com o composto.

Em pouco tempo, Sousa-Silva era um dos maiores especialistas nesta molécula pouco caracterizada. Ela identificou 16,8 bilhões de recursos em todo o espectro, expandindo enormemente os meros milhares que ninguém conhecia antes. Ela se lembra da primeira vez que testou seus cálculos quânticos teóricos, para ver se eles correspondiam ao comportamento da fosfina no mundo não teórico.

Acontece que sim: ela podia pegar partículas minúsculas e leis físicas fundamentalmente baseadas na incerteza e prever o que ocorreria com um gás muito concreto que você poderia comprar na internet. De repente, seu conhecimento científico estava se encaixando. Ela finalmente estava vendo por si mesma que o mundo quântico realmente puxa nossa existência macroscópica. “Percebi que até aquele momento não acreditava em física quântica, de verdade”, diz ela. “Quer dizer, eu sabia intelectualmente que era real. Mas no meu coração, eu não acreditei totalmente. "

Ela chorou. Ela se sentia poderosa. “Foi um momento que mudou a forma como me via como cientista”, diz ela. Mas a sensação era complicada. “Era um lugar muito solitário e estranho para se estar, porque ninguém realmente se importava com ele e ninguém havia realmente pedido informações sobre fosfina”, diz ela. "Eu era a rainha de uma colina que ninguém podia ver."

Com a impressão digital completa da fosfina estabelecida, Sousa-Silva poderia então aprender como identificá-la na atmosfera de um planeta. Ele se manifestaria nas pequenas lacunas de luz que um telescópio viu, onde o gás assassino havia absorvido os fótons. Ela e Greaves finalmente convergiram, independentemente, para a mesma ideia: se organismos que odeiam oxigênio na Terra produzem fosfina, talvez organismos que odeiam oxigênio em outros planetas também o façam. Talvez os humanos possam procurá-los. Sousa-Silva começou a meditar sobre os planetas distantes que um dia poderia explorar pelo olho de um telescópio.

“Eu imagino planetas tropicais cobertos de esgoto”, diz Sousa-Silva. "E como seria um planeta do intestino?"

Ela nunca sonhou acordada assim com Vênus. Até Greaves mandar um e-mail para ela.

Clara Sousa-Silva concentrou-se na fosfina porque se conhecia relativamente pouco sobre o composto. Só mais tarde surgiu como um sinal de vida promissor.

Como investigadora do MIT, Sousa-Silva continuou a simular as assinaturas de moléculas, usando o seu trabalho com a fosfina como molde. Criando um programa chamado RASCALL, ela agora tem espectros aproximados para cerca de 16.000 moléculas que interessam aos astrobiólogos. As questões básicas subjacentes a esta análise química, no entanto, não são tão complicadas: elas refletem as que todos nós perguntamos. “Como a maioria das pessoas na Terra, eu me pergunto sobre coisas como‘ Estamos sozinhos? ’‘ Existe outra vida? ’”, Diz Sousa-Silva. “Não sou incomum em esperar que não estejamos sozinhos, que haja vida em algum lugar.”

Mas, claro, como rainha do morro que ninguém via, Sousa-Silva estava sempre de olho na fosfina. Parecia que poderia fazer uma bioassinatura excepcional, que era um assunto frequente de conversa em seu grupo no MIT.“Estabelecemos esta trifeta”, diz ela: A vida tem que produzi-la em abundância, tem que sobreviver em quantidades detectáveis ​​na atmosfera de um planeta e ser distinguível de outras moléculas e não deve enganar facilmente os cientistas ao aparecer em ambientes não biológicos, difíceis caminhos para rastrear.

Quanto mais trabalho a equipe - que cresceu além do MIT para incluir colaboradores do Reino Unido e da Califórnia - fazia com a fosfina, mais promissor parecia: na Terra, a molécula só aparecia na presença de seres vivos. O trabalho liderado pelo colega William Bains mostrou que os processos planetários (em planetas rochosos, ao invés de gigantes gasosos) não podiam fazer muito do gás, mesmo em um mundo extremo, como aqueles que Sousa-Silva descreve brincando como “todos os vulcões em todos os lugares o dia todo todos os dias." Mas, embora alguma fosfina possa se misturar dessa forma, seria insignificante em comparação com o que você esperaria dos seres vivos, permitindo ao grupo distinguir as duas rotas de produção.

O grupo simulou planetas fictícios famintos de oxigênio, para ver se suas biosferas produziriam fosfina que então se acumularia em suas atmosferas e ficaria por aí de uma maneira que os telescópios pudessem ver. Poderia, e instrumentos poderosos como o planejado Telescópio Espacial James Webb seriam sensíveis o suficiente para detectar cheiros dele a anos-luz de distância.

Finalmente pareceu a Sousa-Silva como uma bioassinatura perfeita a se buscar. “Mudei meu twitter para @DrPhosphine”, diz ela.

Sousa-Silva detém um modelo de fosfina, a molécula que tem definido a sua carreira até agora.

Depois que Greaves viu o que parecia ser fosfina em Vênus, o cabo parecia ainda mais adequado. Junto com seus colegas, os dois cientistas continuaram a investigar a ideia. Mas não muito rapidamente, ou sem cautela: a primeira coisa a fazer se você acha que pode ter encontrado alienígenas é determinar todas as coisas não alienígenas que poderiam ser. Você também deve verificar se o sinal existe e se não é um erro de medição ou algum outro erro científico.

Uma forma de obter confirmação é procurar a assinatura com um telescópio diferente. Então, eles se voltaram para o Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array e foram aprovados para usá-lo por três horas em março de 2019. Se eles também encontrassem a impressão digital da fosfina lá, teriam alguma confirmação de que pelo menos o sinal existia. “Metade de mim estava dizendo‘ Vai acabar descobrindo que éramos um pouco otimistas demais ’”, diz Greaves.

Mas o sinal parecia gravar-se nos dados lá também. Foi definitivamente algo. Algo que combinava com fosfina.

Mesmo essa confirmação, porém, precisa ser feita com grãos de cloreto de sódio. Em ambos os casos, os telescópios estavam descobrindo apenas uma característica da impressão digital. “Isso significa que as observações podem ser confundidas por efeitos instrumentais ou outro tipo de molécula absorvendo nessa posição ou próximo a ela, mesmo que os observadores considerem essas possibilidades e tentem descartá-las”, diz Victoria Meadows, astrobióloga da Universidade de Washington, que não participou da pesquisa.

Para excluir cenários não biológicos, a equipe do MIT, liderada por Bains, ajustou suas simulações às condições de Vênus e continuou a olhar para outros processos que podem dar origem à fosfina: luz solar, minerais varridos do solo, atividade vulcânica e tectônica, relâmpagos ou borrifos de meteoritos e cometas. “A maioria dos compostos químicos, há muitas maneiras de produzi-los”, diz Greaves.

A equipe olhou para todas as possibilidades que puderam pensar. Ninguém conseguiu explicar a quantidade de fosfina que viram. O único com quem eles ficaram? Vida.

Eles não são os primeiros a se sentir assim: em várias ocasiões, os cientistas pensaram ter detectado sinais de vida em ou de Marte. Na década de 1970, alguns pesquisadores pensaram que as sondas Viking haviam encontrado evidências de respiração microbiana, mas o consenso aponta para uma química incomum do solo. Duas décadas depois, eles ficaram entusiasmados com o que pareciam fósseis microscópicos em um meteorito marciano. Mais recentemente, o metano chamou a atenção quando os cientistas encontraram picos em sua presença no mesmo planeta vermelho. No entanto, aqui estamos nós, ainda, sem nenhum alienígena conhecido com certeza. “Todas essas reivindicações iniciais exigiam um acompanhamento rigoroso por um longo período de tempo”, diz Meadows. “Uma das citações mais famosas de Carl Sagan foi que‘ alegações extraordinárias requerem evidências extraordinárias ’, e isso certamente é verdade aqui.”

A fosfina, ela aponta, é uma molécula simples, que pode vir de processos planetários que ainda não conhecemos. Nesse caso, isso significa processos além daqueles simulados pela equipe. Essa seria a explicação mais simples para ver a fosfina em um planeta como Vênus. “Invocar uma forma de vida desconhecida que precisa superar vários desafios conhecidos em um ambiente surpreendentemente hostil seria uma explicação menos provável”, diz Meadows. Há muito mais trabalho a fazer, ela continua, antes que a comunidade astronômica mais ampla esteja pronta para acreditar que fosfina, aqui, é igual a vida.

Greaves e Sousa-Silva concordam que as obras apenas começaram. “Faltam muitas informações sobre a superfície de Vênus e sua atmosfera”, diz Greaves. Com as nuvens e as condições de esmagamento da espaçonave, é um planeta difícil de conhecer. Sob sua mortalha de nuvens, pode ocorrer um processo que não acontece na Terra e que os cientistas não previram. Também é possível, mas menos provável, que a equipe tenha de fato detectado alguma outra molécula que por acaso imita esta parte da impressão digital da fosfina. “É muito difícil ter certeza de que estamos olhando para a vida”, em qualquer circunstância extraterrestre, diz Sousa-Silva.

Ela tem se preparado para essa ambigüidade durante toda a sua carreira. “Corresponde às minhas expectativas”, diz ela. “Também se encaixa nos meus sonhos mais selvagens.”


Os principais blocos de construção da vida vieram do espaço profundo?

Todos os seres vivos precisam de células e energia para se replicar. Sem esses blocos de construção fundamentais, os organismos vivos na Terra não seriam capazes de se reproduzir e simplesmente não existiriam.

Pouco se sabia sobre um elemento-chave nos blocos de construção, os fosfatos, até agora. Pesquisadores da Universidade do Havaí em Manoa, em colaboração com colegas na França e em Taiwan, fornecem evidências novas e convincentes de que esse componente vital foi encontrado para ser gerado no espaço sideral e entregue à Terra em seu primeiro bilhão de anos por meteoritos ou cometas. Os compostos de fósforo foram então incorporados em biomoléculas encontradas em células de seres vivos na Terra.

A pesquisa inovadora é descrita em & # 8220An Interestellar Synthesis of Phosphorus Oxoacids & # 8221, de autoria do estudante de graduação da UH Manoa, Andrew Turner, agora professor assistente na Universidade de Pikeville, e do professor de química da UH Manoa, Ralf Kaiser, na edição de setembro de Nature Communications.

De acordo com o estudo, os fosfatos e o ácido difosfórico são dois elementos principais essenciais para esses blocos de construção na biologia molecular. Eles são os principais constituintes dos cromossomos, os portadores da informação genética em que o DNA é encontrado. Junto com os fosfolipídios nas membranas celulares e o trifosfato de adenosina, que funcionam como transportadores de energia nas células, eles formam um material autorreplicante presente em todos os organismos vivos.

Em uma câmara de ultra-alto vácuo resfriada a 5 K (-450 ° F) no W.M. Laboratório de Pesquisa Keck em Astroquímica em UH Manoa, a equipe do Havaí replicou grãos gelados interestelares revestidos com dióxido de carbono e água, que são onipresentes em nuvens moleculares frias, e fosfina. Quando expostos à radiação ionizante na forma de elétrons de alta energia para simular os raios cósmicos no espaço, vários oxoácidos de fósforo como o ácido fosfórico e o ácido difosfórico foram sintetizados por meio de reações de não equilíbrio.

& # 8220Na Terra, a fosfina é letal para os seres vivos & # 8221 disse Turner, autor principal. & # 8220Mas no meio interestelar, uma química de fosfina exótica pode promover vias de reação química raras para iniciar a formação de moléculas biorelevantes, como oxoácidos de fósforo, que eventualmente podem desencadear a evolução molecular da vida como a conhecemos. & # 8221

Kaiser acrescentou, & # 8220 Os oxoácidos de fósforo detectados em nossos experimentos por combinação de análises sofisticadas envolvendo lasers, acoplados a espectrômetros de massa junto com cromatógrafos de gás, também podem ter sido formados dentro do gelo de cometas como 67P / Churyumov-Gerasimenko, que contém um fonte de fósforo que se acredita derivar da fosfina. & # 8221 Kaiser diz que essas técnicas também podem ser usadas para detectar vestígios de explosivos e drogas.

& # 8220 Visto que os cometas contêm pelo menos parcialmente os restos do material do disco protoplanetário que formou nosso sistema solar, esses compostos podem ser rastreados até o meio interestelar, sempre que fosfina suficiente em gelos interestelares esteja disponível, & # 8221 disse Cornelia Meinert do Universidade de Nice (França).

Após a entrega à Terra por meteoritos ou cometas, esses oxoácidos de fósforo podem estar disponíveis para a química do fósforo prebiótica da Terra & # 8217s. Portanto, uma compreensão da síntese fácil desses oxoácidos é essencial para desvendar a origem dos compostos de fósforo prebióticos solúveis em água e como eles podem ter sido incorporados aos organismos não apenas na Terra, mas potencialmente também em nosso universo.

Turner e Kaiser trabalharam com Meinert e Agnes Chang da National Dong Hwa University (Taiwan) neste projeto.


2020 em revisão: a busca pela vida em Vênus continua

UMA das maiores notícias de 2020 foi o aparente avistamento de fosfina na atmosfera de Vênus & # 8217s. Na Terra, esse gás é produzido apenas por organismos vivos e parece não haver outra maneira de fazê-lo em Vênus, então isso foi interpretado como um sinal de que a vida pode estar flutuando nas nuvens venusianas. New Scientist falou com Clara Sousa-Silva, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, que integrou a equipa envolvida na descoberta.

Leah Crane: Como você se envolveu com essa equipe?

Clara Sousa-Silva: No final de 2018, tinha acabado de apresentar um artigo sobre a fosfina com um conjunto de evidências de que estava associada à biologia e era potencialmente detectável em exoplanetas. Alguns meses depois disso, Jane [Greaves na Cardiff University, Reino Unido, a líder da colaboração] estendeu a mão para dizer: & # 8220Ei, achamos que o encontramos em Vênus. & # 8221

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Eu surtei um pouco, mas principalmente fui muito cauteloso. Eu queria encontrar a fosfina, esperava que fosse encontrada, mas não tinha nenhuma esperança de que isso aconteceria em minha vida.

Você e seus colegas fizeram uma lista enorme de maneiras possíveis de a fosfina ser produzida em Vênus se não viesse de coisas vivas. Como foi descobrir que nenhum deles poderia explicar as observações?

Você fez esta lista tão longa que certamente acha que vai ficar sem coisas a considerar. E, no entanto, é tão difícil provar um negativo, provar que nada além da vida poderia ter criado esse gás. Você está procurando neste espaço escuro de possibilidades, tentando acender uma luz em cada canto e esperando que você consiga iluminar tudo, mas você não pode dizer quando a sala termina.

Qual foi a reação do público para você, depois de manter isso em segredo por tanto tempo?

Passei por estágios pensando que isso seria realmente um grande negócio, e então pensei: & # 8220Clara, é & # 8217 é um grande negócio para você, mas o mundo é um lugar grande. Isso não é uma prioridade para as pessoas. Há uma pandemia, há eleições e revoluções, a Califórnia está em chamas. & # 8221 E então descobriu-se que era um grande negócio com o qual muitas pessoas estavam entusiasmadas.

Outra pesquisa agora está questionando seus resultados. Isso é desanimador?

Fico feliz por não estar mais fazendo isso sozinho e há tantas pessoas usando análises díspares para olhar os mesmos dados. É exatamente como a ciência deve funcionar. Tudo isso é positivo, mas agora meu sentimento principal é a impaciência: quero saber a verdade e quero saber agora! Mas não é assim que funciona.

Como você se sentirá se descobrir que a fosfina não está na atmosfera de Vênus, afinal?

Mesmo que não esteja lá, pelo menos as pessoas sabem sobre a fosfina e vão considerá-la como um sinal potencial de vida. Espero que esta seja uma era de pensar sobre mais moléculas que poderiam ser associadas à vida - não apenas as óbvias associadas à vida que é familiar e agradável, mas também a vida que é diferente de nós, que evitamos, que cheira ruim ou vive em algum lugar horrível.

No que você estará trabalhando em 2021?

Estamos trabalhando para obter mais dados que nos dirão se a fosfina está presente e onde e quão variável ela é. Essas perguntas serão respondidas em um futuro próximo.


Os astrônomos podem ter encontrado uma assinatura de vida em Vênus

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A busca por vida fora da Terra girou em grande parte em torno de nosso vizinho vermelho rochoso. A NASA lançou vários rovers ao longo dos anos, com um novo atualmente a caminho, para vasculhar a superfície empoeirada de Marte em busca de sinais de água e outros indícios de habitabilidade.

Agora, em uma reviravolta surpreendente, cientistas do MIT, da Universidade de Cardiff e de outros lugares observaram o que podem ser sinais de vida nas nuvens de nosso outro vizinho planetário ainda mais próximo, Vênus. Embora eles não tenham encontrado evidências diretas de organismos vivos lá, se sua observação está de fato associada à vida, deve ser algum tipo de forma de vida "aérea" nas nuvens de Vênus - a única parte habitável do que de outra forma seria um planeta chamuscado e inóspito mundo. Sua descoberta e análise foram publicadas hoje na revista Astronomia da Natureza.

Os astrônomos, liderados por Jane Greaves, da Cardiff University, detectaram na atmosfera de Vênus uma impressão digital espectral, ou assinatura baseada em luz, de fosfina. Cientistas do MIT demonstraram anteriormente que, se esse gás fedorento e venenoso fosse detectado em um planeta terrestre rochoso, ele só poderia ser produzido por um organismo vivo ali. Os pesquisadores fizeram a detecção usando o telescópio James Clerk Maxwell (JCMT), no Havaí, e o observatório Atacama Large Millimeter Array (ALMA), no Chile.

A equipe do MIT acompanhou a nova observação com uma análise exaustiva para ver se qualquer coisa diferente da vida poderia ter produzido fosfina no ambiente severo e sulfúrico de Vênus. Com base nos muitos cenários que consideraram, a equipe conclui que não há explicação para a fosfina detectada nas nuvens de Vênus, além da presença de vida.

“É muito difícil provar uma negativa”, diz Clara Sousa-Silva, pesquisadora do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT. “Agora, os astrônomos pensarão em todas as maneiras de justificar a fosfina sem vida, e eu acolho isso. Por favor, faça isso, porque estamos no fim de nossas possibilidades de mostrar processos abióticos que podem produzir fosfina. ”

“Isso significa que isso é vida ou é algum tipo de processo físico ou químico que não esperamos que aconteça em planetas rochosos”, acrescenta o coautor e cientista pesquisador da EAPS, Janusz Petkowski.

Os outros co-autores do MIT incluem William Bains, Sukrit Ranjan, Zhuchang Zhan e Sara Seager, que é Professora da Classe de 1941 de Ciências Planetárias na EAPS com nomeações conjuntas nos departamentos de Física e Aeronáutica e Astronáutica, juntamente com colaboradores em Cardiff University, University of Manchester, Cambridge University, MRC Laboratory of Molecular Biology, Kyoto Sangyo University, Imperial College, Royal Observatory Greenwich, Open University e East Asian Observatory.

Uma busca por coisas exóticas

Vênus é frequentemente referido como o gêmeo da Terra, pois os planetas vizinhos são semelhantes em tamanho, massa e composição rochosa. Eles também têm atmosferas significativas, embora seja aí que suas semelhanças terminam. Onde a Terra é um mundo habitável de oceanos temperados e lagos, a superfície de Vênus é uma paisagem quente e fervente, com temperaturas chegando a 900 graus Fahrenheit e um ar sufocante que é mais seco do que os lugares mais secos da Terra.

Grande parte da atmosfera do planeta também é bastante inóspita, repleta de nuvens espessas de ácido sulfúrico e gotículas de nuvens que são bilhões de vezes mais ácidas do que o ambiente mais ácido da Terra. A atmosfera também carece de nutrientes que existem em abundância na superfície de um planeta.

“Vênus é um ambiente muito desafiador para a vida de qualquer tipo”, diz Seager.

Há, no entanto, uma faixa estreita e temperada dentro da atmosfera de Vênus, entre 48 e 60 quilômetros acima da superfície, onde as temperaturas variam de 30 a 200 graus Fahrenheit. Os cientistas especularam, com muita controvérsia, que se existe vida em Vênus, essa camada da atmosfera, ou deck de nuvens, é provavelmente o único lugar onde sobreviveria. E acontece que esse conjunto de nuvens é onde a equipe observou os sinais de fosfina.

“Este sinal de fosfina está perfeitamente posicionado onde outras pessoas conjeturaram que a área poderia ser habitável”, diz Petkowski.

A detecção foi feita pela primeira vez por Greaves e sua equipe, que usou o JCMT para localizar padrões de luz na atmosfera de Vênus que poderiam indicar a presença de moléculas inesperadas e possíveis assinaturas de vida. Ao detectar um padrão que indicava a presença de fosfina, ela contatou Sousa-Silva, que passou a maior parte de sua carreira caracterizando a molécula fedorenta e tóxica.

Sousa-Silva inicialmente assumiu que os astrônomos poderiam pesquisar a fosfina como uma bioassinatura em planetas muito mais distantes. “Eu estava pensando muito longe, muitos parsecs de distância, e realmente não pensei literalmente no planeta mais próximo de nós.”

A equipe acompanhou a observação inicial de Greaves usando o observatório ALMA mais sensível, com a ajuda de Anita Richards, do Centro Regional ALMA da Universidade de Manchester. Essas observações confirmaram que o que Greaves observou era de fato um padrão de luz que combinava com o gás fosfina que emitiria dentro das nuvens de Vênus.

Os pesquisadores então usaram um modelo da atmosfera venusiana, desenvolvido por Hideo Sagawa, da Universidade Kyoto Sangyo, para interpretar os dados.Eles descobriram que a fosfina em Vênus é um gás menor, existindo em uma concentração de cerca de 20 em cada bilhão de moléculas na atmosfera. Embora essa concentração seja baixa, os pesquisadores apontam que a fosfina produzida pela vida na Terra pode ser encontrada em concentrações ainda mais baixas na atmosfera.

A equipe do MIT, liderada por Bains e Petkowski, usou modelos de computador para explorar todas as possíveis vias químicas e físicas não associadas à vida, que poderiam produzir fosfina no ambiente hostil de Vênus. Bains considerou vários cenários que poderiam produzir fosfina, como luz solar, minerais de superfície, atividade vulcânica, queda de meteoros e relâmpagos. Ranjan, junto com Paul Rimmer, da Universidade de Cambridge, modelou como a fosfina produzida por meio desses mecanismos poderia se acumular nas nuvens venusianas. Em todos os cenários que eles consideraram, a fosfina produzida equivaleria apenas a uma pequena fração do que as novas observações sugerem que está presente nas nuvens de Vênus.

“Nós realmente percorremos todos os caminhos possíveis que poderiam produzir fosfina em um planeta rochoso”, diz Petkowski. “Se isso não é vida, então nossa compreensão dos planetas rochosos é muito deficiente.”

Uma vida nas nuvens

Se há de fato vida nas nuvens de Vênus, os pesquisadores acreditam que seja uma forma aérea, existindo apenas no convés de nuvens temperadas de Vênus, muito acima da superfície vulcânica em ebulição.

“Há muito tempo, pensava-se que Vênus tinha oceanos e provavelmente era habitável como a Terra”, diz Sousa-Silva. “À medida que Vênus se tornava menos hospitaleiro, a vida teria que se adaptar, e eles agora poderiam estar neste envelope estreito da atmosfera onde ainda podem sobreviver. Isso poderia mostrar que mesmo um planeta na borda da zona habitável poderia ter uma atmosfera com um envelope habitável aéreo local. ”

Em uma linha separada de pesquisa, Seager e Petkowski exploraram a possibilidade de que as camadas inferiores da atmosfera de Vênus, logo abaixo do deck de nuvens, podem ser cruciais para a sobrevivência de uma biosfera venusiana hipotética.

“Você pode, em princípio, ter um ciclo de vida que mantém a vida nas nuvens perpetuamente”, diz Petkowski, que prevê que qualquer vida venusiana aérea seja fundamentalmente diferente da vida na Terra. “O meio líquido em Vênus não é água, como é na Terra.”

Sousa-Silva está agora liderando um esforço com Jason Dittman no MIT para confirmar a detecção de fosfina com outros telescópios. Eles também esperam mapear a presença da molécula na atmosfera de Vênus, para ver se há variações diárias ou sazonais no sinal que sugiram atividade associada à vida.

“Tecnicamente, biomoléculas já foram encontradas na atmosfera de Vênus antes, mas essas moléculas também estão associadas a milhares de outras coisas além da vida”, diz Sousa-Silva. “A razão pela qual a fosfina é especial é que, sem vida, é muito difícil fazer fosfina em planetas rochosos. A Terra foi o único planeta terrestre onde encontramos fosfina, porque aqui há vida. Até agora."

Esta pesquisa foi financiada, em parte, pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia, o Observatório Europeu do Sul, a Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência, a Fundação Heising-Simons, a Fundação Change Happens, a Fundação Simons e o Horizonte da União Europeia Programa de pesquisa e inovação para 2020.


Replicando as condições interestelares

Cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, crédito ESA / Rosetta / NAVCAM

"Na Terra, a fosfina é letal para os seres vivos", disse Turner, principal autor. & ldquoMas no meio interestelar, uma química de fosfina exótica pode promover vias de reação química raras para iniciar a formação de moléculas biorelevantes, como oxoácidos de fósforo, que eventualmente podem desencadear a evolução molecular da vida como a conhecemos. & rdquo

Kaiser acrescentou, & ldquoOs oxoácidos de fósforo detectados em nossos experimentos por combinação de análises sofisticadas envolvendo lasers, acoplados a espectrômetros de massa junto com cromatógrafos de gás, também podem ter sido formados dentro do gelo de cometas como 67P / Churyumov-Gerasimenko, que contém uma fonte de fósforo acredita-se que seja derivada da fosfina. & rdquo Kaiser diz que essas técnicas também podem ser usadas para detectar vestígios de explosivos e drogas.

"Uma vez que os cometas contêm pelo menos parcialmente os restos do material do disco protoplanetário que formou nosso sistema solar, esses compostos podem ser rastreados de volta ao meio interestelar, sempre que fosfina suficiente em gelos interestelares está disponível", disse Cornelia Meinert da Universidade de Nice ( França).

Após a entrega à Terra por meteoritos ou cometas, esses oxoácidos de fósforo podem ter estado disponíveis para a química de fósforo prebiótica da Terra. Portanto, uma compreensão da síntese fácil desses oxoácidos é essencial para desvendar a origem dos compostos de fósforo prebióticos solúveis em água e como eles podem ter sido incorporados aos organismos não apenas na Terra, mas potencialmente também em nosso universo.

Turner e Kaiser trabalharam com Meinert e Agnes Chang da National Dong Hwa University (Taiwan) neste projeto.


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