Pesquisadores estão explorando como a radiação cósmica interagindo com partículas de gelo pode formar moléculas prebióticas, com implicações significativas para a compreensão das origens da vida no universo e potenciais aplicações em campos médicos e ambientais.
Origens cósmicas e química prebiótica
Quem somos nós? Por que estamos aqui? Como a música de Crosby, Stills, Nash & Young sugere, somos poeira estelar, o resultado da química que ocorre em vastas nuvens de gás e poeira interestelar. Para entender melhor como essa química poderia criar moléculas prebióticas – as sementes da vida na Terra e possivelmente em outros lugares – os pesquisadores investigaram o papel dos elétrons de baixa energia criados à medida que a radiação cósmica atravessa partículas de gelo. Suas descobertas também podem informar aplicações médicas e ambientais em nosso planeta natal.
O aluno de graduação Kennedy Barnes apresentará os resultados da equipe na reunião de outono da American Chemical Society (ACS). ACS Fall 2024 é uma reunião híbrida realizada virtualmente e pessoalmente de 18 a 22 de agosto; apresenta cerca de 10.000 apresentações sobre uma variedade de tópicos científicos.
Implicações terrestres da pesquisa espacial
Além do gelo cósmico, sua pesquisa sobre elétrons de baixa energia e química de radiação também tem aplicações potenciais na Terra. Barnes e colegas estudaram recentemente a radiólise da água, encontrando evidências de liberação estimulada por elétrons de peróxido de hidrogênio e radicais hidroperoxila, que destroem o ozônio estratosférico e agem como espécies reativas de oxigênio prejudiciais nas células.
“Muitas das nossas descobertas de pesquisa sobre radiólise da água podem ser usadas em aplicações médicas e simulações médicas”, Barnes compartilha, oferecendo o exemplo do uso de radiação de alta energia para tratar o câncer. “Uma vez, um professor de bioquímica disse que os humanos são basicamente sacos de água. Então, outros cientistas estão investigando como os elétrons de baixa energia produzidos na água afetam nossas moléculas de DNA.”
Ela também diz que as descobertas da equipe são aplicáveis ??aos esforços de remediação ambiental onde as águas residuais estão sendo tratadas com radiação de alta energia, que produz um grande número de elétrons de baixa energia que são considerados responsáveis ??pela destruição de produtos químicos perigosos.
Simulações de laboratório e impactos mais amplos
Voltando à química espacial, na tentativa de entender melhor a síntese de moléculas prebióticas, os pesquisadores não limitaram seus esforços à modelagem matemática; eles também testaram sua hipótese imitando as condições do espaço no laboratório. Eles usam uma câmara de ultra-alto vácuo contendo um substrato de cobre ultrapuro que eles podem resfriar a temperaturas ultrabaixas, junto com uma arma de elétrons que produz elétrons de baixa energia e uma lâmpada de plasma acionada por laser que produz fótons de baixa energia. Os cientistas então bombardeiam filmes de gelo em nanoescala com elétrons ou fótons para ver quais moléculas são produzidas.
“Embora tenhamos focado anteriormente em como essa pesquisa é aplicável a partículas de gelo submicrométricas interestelares, ela também é relevante para o gelo cósmico em uma escala muito maior, como a da lua Europa de Júpiter, que tem uma camada de gelo de 20 milhas de espessura”, diz Barnes.
Assim, ela sugere que sua pesquisa ajudará os astrônomos a entender dados de missões de exploração espacial, como o Telescópio Espacial James Webb da NASA, bem como o Europa Clipper, inicialmente previsto para ser lançado em outubro de 2024. Barnes espera que suas descobertas inspirem outros pesquisadores a incorporar elétrons de baixa energia em seus modelos astroquímicos que simulam o que acontece dentro dos gelos cósmicos.
Barnes e colegas também estão variando a composição molecular de filmes de gelo e explorando reações de adição de átomos para ver se elétrons de baixa energia podem produzir outras químicas prebióticas. Este trabalho está sendo realizado em colaboração com pesquisadores do Laboratório para o Estudo da Radiação e Matéria em Astrofísica e Atmosferas na França.
“Há muito que estamos prestes a aprender, o que eu acho realmente emocionante e interessante”, diz Barnes, promovendo o que ela descreve como uma nova Era Espacial.
Publicado em 21/08/2024 02h17
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