Do começo ao fim do universo: as origens da vida na Terra

A hipótese Impacto-Origem da Vida sugere que quando a Terra primitiva foi atingida por asteróides, isso levou a vastos sistemas hidrotermais que poderiam ter servido como cadinhos para a vida.

O impacto de um asteróide pode ter matado os dinossauros, mas os ataques cósmicos anteriores poderiam ter ajudado a gerar vida em primeiro lugar.

Quatro bilhões de anos atrás, oito planetas em crescimento – incluindo um mundo rico em água sob fogo – se escondiam no disco de destroços ao redor de uma jovem estrela. O gás nebular primordial do Sol se foi, mas o espaço interplanetário permaneceu cheio de detritos rochosos que golpearam as superfícies planetárias. Os maiores impactos destruíram as atmosferas em desenvolvimento e lançaram rochas derretidas no espaço, arremessando pedaços de planetas pelo sistema solar.

Devido a este ataque, a superfície da Terra foi reesculturada repetidamente. Os maiores asteróides vaporizaram os primeiros mares e rochas, derretendo a crosta dentro de cada cratera e criando uma espessa nuvem de partículas que bloqueou temporariamente a luz do sol de alcançar a superfície da Terra. As folhas derretidas de magma, ou folhas derretidas, criadas durante esses impactos eram tão profundas quanto os oceanos modernos e também aqueciam as águas subterrâneas dentro da crosta próxima, dando início à atividade hidrotermal. Isso gerou versões enormes de locais como a caldeira vulcânica de Yellowstone, levando água quente até a superfície.

No entanto, esta paisagem pode não ter sido tão inóspita quanto pode parecer. Os cientistas há muito estudam lugares como Yellowstone e outros sistemas hidrotérmicos vulcânicos como análogos dos ecossistemas microbianos mais antigos da Terra. Mas, nos últimos anos, os pesquisadores examinaram outra ideia, perguntando-se se os sistemas hidrotérmicos gerados por impacto poderiam conter pistas vitais sobre como a vida na Terra antiga se formou pela primeira vez.

Quando um impactador atinge um local, o material em colapso para fora da elevação central geralmente se acumula junto com o material em colapso para dentro da borda da cratera, formando uma estrutura de anel de pico.

Astronomia: Rick Johnson

Um tiro na vida

A hipótese Impacto-Origem da Vida sugere que o bombardeio que a Terra experimentou cerca de 4 bilhões de anos atrás criou vastos sistemas hidrotérmicos subterrâneos que eram cadinhos ideais para a química pré-biótica e a evolução inicial da vida. E mesmo que a vida não se originasse nesses condutos líquidos subterrâneos, os locais ainda teriam sido refúgios atraentes para quaisquer colônias microbianas já vivas quando os mares da Terra foram vaporizados pelos impactos.

A superfície da Terra Hadeana descrita acima há muito sofreu erosão ou foi engolida pela crosta terrestre. Mas ainda podemos ter um vislumbre dessa paisagem perdida graças à cratera de impacto Chicxulub de 66 milhões de anos na Península de Yucatán. Mais conhecida como o epicentro da morte infernal dos dinossauros, a cratera agora está assumindo um papel central na pesquisa sobre as origens da vida.

Nos últimos anos, os cientistas estudaram a cratera Chicxulub, perfurando poços profundos e enviando sondas para a crosta. Esses esforços resultaram em muitas amostras do local de impacto outrora dinâmico, revelando um caldeirão de rocha derretida pós-choque e água quente circulante.

Após o impacto, o sistema hidrotérmico da cratera Chicxulub era quase 10 vezes maior do que a caldeira de Yellowstone, abrangendo praticamente toda a bacia de 180 quilômetros de largura. Mas a atividade foi especialmente intensa perto do anel de pico dentro da cratera, que circundava a placa de fusão central. A água subterrânea fluiu sob a periferia da cratera, aproveitando a rocha porosa e permeável criada durante o evento de impacto. Com temperaturas superiores a 572 graus Fahrenheit (300 graus Celsius), esta água quente e carregada de minerais circulou de profundidades de até 3,1 milhas (5 km).

O sistema hidrotérmico abaixo de um local de impacto, como a cratera Chicxulub, depende da água subterrânea fluindo para dentro através da rocha porosa em direção a uma placa de fusão central de magma. Em seguida, ele se mistura com água quente rica em minerais antes de borbulhar através das aberturas no fundo do mar, que estão concentradas ao longo do anel do pico da cratera.

Ao longo do período de pelo menos 2 milhões de anos, o sistema hidrotérmico teria esfriado com o envelhecimento. E, eventualmente, a água teria atingido a janela térmica ideal para hospedar organismos que amam o calor, ou termofílicos – entre cerca de 106 F (41 C) e 252 F (122 C).

Esses sistemas prevaleceram durante o bombardeio de impacto que moldou o Hadean. As estimativas do tamanho e frequência dos impactores variam, mas um modelo sugere que nosso planeta foi ressurgido por cerca de 6.000 impactadores, cada um maior do que o impactador Chicxulub de aproximadamente 6 milhas de largura (10 km). Esses impactadores podem ter produzido cerca de 200 crateras de impacto de 620 a 3.100 milhas (1.000 a 5.000 km) de diâmetro, cada uma delas uma incubadora potencial para vida microbiana. Esses sistemas hidrotérmicos gerados por impacto podem ter sido muito mais expansivos (e comuns) do que os sistemas vulcânicos, como os de Yellowstone e ao longo das dorsais meso-oceânicas atuais.

Os ingredientes certos

Ter a temperatura adequada é apenas parte da receita para cozinhar a vida – os ingredientes certos na crosta terrestre também são necessários.

Embora a atmosfera de hoje seja principalmente de nitrogênio e oxigênio, a atmosfera Hadean pode ter sido dominada por hidrogênio, dióxido de carbono, monóxido de carbono e amônia, antes de ser preenchida com vapor e vapor de rocha produzidos pelos maiores eventos de impacto. À medida que os intensos raios ultravioleta do jovem Sol atingiam aquela atmosfera pós-impacto, cheia de detritos, isso poderia ter gerado uma névoa de hidrocarbonetos no céu, lançando uma poluição profunda amarelo-laranja que eventualmente se fixou na superfície, formando rica em hidrocarbonetos camadas de sedimentos no topo de camadas de material ejetado com vários quilômetros de espessura.

Água quente, rica em minerais, ventilada através dessas pilhas de entulho de sedimentos ricos em hidrocarbonetos, teria sido fábricas químicas para reações orgânicas, fornecendo o estoque de alimentação necessário para ecossistemas microbianos. Se alguém tivesse ouvido para atividade hidrotérmica após um ataque, poderia até ouvir gases rugindo saindo da superfície das cadeias de ilhas em forma de anel em torno dos centros dos locais de impacto, com nuvens de fumaça borbulhando e poluentes dissolvidos vibrando acima do fundo do mar e da Terra rangendo enquanto a cratera assentava.

Yellowstone é uma região vasta e geologicamente ativa. Embora não tenha sido o resultado de um impacto cósmico, as condições do local são relativamente semelhantes às encontradas nos ambientes de impacto onde muitos acreditam que a vida se formou primeiro.

Um passado incerto

O encanamento de um sistema hidrotérmico também pode ter mudado, tornando-se repentinamente silencioso em uma área e crescendo em outra, pois os terremotos causados por outros impactos mudaram as pressões da água e fecharam as aberturas através do colapso, cortando os canais hidrotermais. Ainda assim, essas flutuações não significariam que toda a vida ali foi extinta. Os organismos que já vivem nesses ambientes teriam migrado obedientemente por toda a crosta terrestre, seguindo os fluidos que forneceram as temperaturas e os nutrientes necessários para conduzir as reações metabólicas.

Ecossistemas microbianos podem até mesmo ter rompido a superfície e se espalhado pelo chão das crateras de impacto. Qualquer vida que surgisse teria apenas um curto tempo para prosperar, entretanto, antes de ser dizimada ou extinta inteiramente pelo próximo grande impacto. Mas assim era a vida na Terra, pelo menos até o fim da época do impacto de formação da bacia.

A hipótese Impacto-Origem da Vida tem seus rivais, mas muitas ideias concorrentes ainda dependem de fluidos hidrotérmicos. Em um desses modelos, os centros de expansão da crosta oceânica produziram o cenário rico em minerais necessário para a formação de vida. Outros modelos prevêem locais hidrotermais continentais, não muito diferentes dos edifícios vulcânicos de Yellowstone. Portanto, embora cada cenário possível tenha seus próprios atributos únicos, um local complexo com fluido aquecido e rico em minerais é o fio condutor que liga muitos deles.

Neste momento, as evidências existentes não podem resolver uma origem de vida de impacto de uma origem de vida vulcânica. No entanto, em um mundo Hadeano com muitas crateras de impacto, é importante entender que esses tipos alternativos de sistemas hidrotérmicos existiam em uma paisagem moldada por bacias de impacto. Portanto, de uma forma ou de outra, a vida pode ter surgido de uma cratera de impacto, seja de um sistema hidrotérmico gerado por impacto, conforme descrito aqui, ou de um sistema hidrotérmico vulcânico que cresceu dentro de um desses locais de impacto.

Publicado em 06/02/2021 21h03

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