Recriar um pedaço do universo numa garrafa pode parecer ficção científica, mas foi exatamente isso que Linda Losurdo fez.
Esta estudante de doutoramento em física de materiais e plasma na Universidade de Sydney utilizou gases simples e eletricidade para recriar as condições que se encontram normalmente nas proximidades das estrelas e supernovas, de modo a produzir uma pequena quantidade de poeira cósmica.
A poeira cósmica é um componente essencial do universo: desempenha um papel na formação de estrelas e atua como um catalisador de moléculas orgânicas que formam os blocos de construção da vida. Esta poeira é abundante no espaço interestelar — ou seja, a vasta região entre as estrelas — e está presente em cometas e asteroides. No entanto, é difícil estudá-la na Terra porque, embora as partículas e as rochas espaciais estejam constantemente a bombardear o nosso planeta, a maior parte deste material incendeia-se na atmosfera. O pouco que sobrevive, sob a forma de meteoritos, é muitas vezes impossível de localizar e recolher.
Losurdo conta que, ao produzir poeira cósmica em laboratório, espera dar aos cientistas uma ferramenta adicional para que estes compreendam como começou a vida na Terra.
"Quando estamos a analisar grandes questões, como a origem da vida, precisamos de observar de onde vieram os blocos de construção", aponta. "Onde é que todo o carbono da Terra começou a sua vida? E que tipo de viagem teve de percorrer para depois se poder transformar em coisas como os aminoácidos?", questiona.
Os aminoácidos estiveram entre as primeiras moléculas a surgir na Terra, estando ligados à maioria dos processos vitais, incluindo a formação de proteínas. Contudo, diz Losurdo, há uma grande dúvida: os aminoácidos formaram-se na Terra ou tiveram uma origem diferente, no espaço?
A produção de um análogo de poeira cósmica pode ajudar os cientistas a investigar esta e outras questões sobre a química crucial que levou ao surgimento da vida na Terra, sem ter de depender exclusivamente de amostras do espaço.
“Os meteoritos demoram muito tempo a cair. E é bastante difícil recolher poeira, quanto mais perto de uma estrela gigante e moribunda”, acrescenta Losurdo, cujo trabalho foi publicado no The Astrophysical Journal da Sociedade de Astronomia Americana. “Por isso, devemos ter algo para estudar. E mesmo que seja pouco, obtemos muito mais informação com esse pouco”.
Construir um banco de dados
Para criar a poeira cósmica, Losurdo começou com nitrogénio, dióxido de carbono e acetileno — um gás incolor e inodoro composto por carbono e hidrogénio. Com o coautor David McKenzie, professor de física de materiais na Universidade de Sydney, a investigadora retirou o ar de um tubo de vidro e introduziu os gases. A dupla aplicou então 10 mil volts de eletricidade aos gases durante uma hora, criando um tipo de plasma, ou gás eletricamente carregado, a que se chama “descarga luminosa”.
“Está-se a completar um circuito através do próprio gás, para que o gás fique ativado. Os eletrões são libertados, criando um ambiente onde coisas querem ligar-se, coalescer e agregar-se”, diz Losurdo. “Este é um processo muito natural. É algo que sabemos, com certeza, que acontece à volta das estrelas”.
O resultado foram alguns miligramas de "nanopartículas em poeira", junta. "São um pouco difíceis de recolher e analisar, por isso, o que faço é deixar a poeira depositar-se numa lâmina de silício", diz. "O silício é um material fantástico por muitas razões, permite-nos ver apenas o que está na própria lâmina, não o silício em si”.
O derradeiro objetivo deste processo era recriar condições semelhantes às do espaço. “Nunca conseguiremos fazer estas coisas com a complexidade total com que a natureza as faz — a natureza será sempre melhor do que nós”, diz Losurdo. “Contudo, o que estamos a tentar fazer é chegar a um intervalo plausível de condições em que o nosso ambiente representa, esperamos nós, o invólucro de uma estrela gigante, ou o remanescente de supernova, ou uma nova nebulosa”.
A poeira artificial criada desta forma é semelhante à poeira cósmica no seu estado original, logo após ser criada. Depois de se tornar um catalisador para moléculas orgânicas, ou de se incorporar em cometas e meteoritos e eventualmente chegar à Terra,a poeira sofre múltiplos processos químicos, pelo que ter um análogo do seu estado original, produzido em laboratório, pode ajudar os cientistas a compreender a sua evolução, argumenta Losurdo.
O próximo passo, dizem os investigadores, passa por tentar alterar as condições em que a poeira cósmica é produzida, para construir uma base de dados com diferentes tipos. “Esperamos que um dia a nossa poeira seja ainda mais parecida à real”, antecipa Losurdo, “e possa ser 'comparada' a objetos específicos, como meteoritos”.
Uma técnica inteligente
Explorar a formação e a natureza da poeira cósmica é uma parte crucial da história da origem da vida, concorda Martin McCoustra, professor de física química na Universidade Heriot-Watt, na Escócia, que não participou no estudo referido neste artigo.
“A complexidade química evoluiu a partir de uma química inicial muito simples de átomos de hidrogénio, monóxido de carbono, água e algumas outras pequenas moléculas depositadas em grãos de poeira”, explica McCoustra por e-mail. “Esta evolução pode ser replicada em laboratórios”, acrescenta, classificando o estudo como convincente.
Para Tobin Munsat, professor de Física na Universidade do Colorado, em Boulder, os is investigadores usaram uma técnica inteligente para recriar as possíveis histórias de formação de material orgânico cósmico.
“Em última análise, é nisso que assenta o trabalho laboratorial — recriar um análogo em condições controladas, que podemos depois aplicar para compreender o mundo natural”, escreve Munsat por e-mail. Este especialista também não participou no referido estudo.
Os resultados corroboram a ideia de que as matérias-primas que contribuirão para a existência de vida são moldadas pelos ambientes energéticos em que se formam, remata Munsat. Este facto poderá permitir aos cientistas reconstruir a história dos compostos orgânicos encontrados nos asteroides, cometas e poeira interestelar, em vez de os tratarem apenas como quimicamente uniformes.
Já Damanveer Grewal, professor assistente no departamento de ciências da Terra e planetárias da Universidade de Yale, que também não participou no estudo, nota que o estudo preenche uma lacuna importante entre as observações telescópicas e as análises laboratoriais.
A experiência oferece um bom ponto de partida para testar os modelos atuais de como a matéria orgânica evolui no espaço, acrescenta Grewal por e-mail.
“As descobertas sugerem que a matéria orgânica complexa se forma facilmente em ambientes estelares e que não é exclusiva do nosso sistema solar”, diz. “Se estes materiais são comuns, tal implica que os componentes químicos essenciais para a vida estarão, provavelmente, disponíveis para os sistemas planetários em toda a galáxia”.
