“Acaso químico”: estudo detalha condição de oxigênio que tornou a Terra habitável

Um acaso químico ocorrido durante a formação do núcleo terrestre, há aproximadamente 4,6 bilhões de anos, pode ter definido o destino da vida no planeta. O cenário é descrito por um estudo encabeçado pelo pós-doutorando Craig Walton, do Centre for Origin and Prevalence of Life da ETH Zurich, com a participação da professora Maria Schönbächler. Publicada na revista Nature Astronomy, a pesquisa sustenta que a quantidade de oxigênio presente nessa fase inicial foi o fator crítico que manteve fósforo e nitrogênio – dois elementos essenciais à biologia – acessíveis no manto e na crosta da Terra.

“Acaso químico” e a faixa exata de oxigênio

O conceito de acaso químico apresentado pelos autores baseia-se em uma faixa extremamente estreita de oxigenação, batizada de “zona Goldilocks química”. Nessa janela, nem falta nem sobra de oxigênio poderiam ocorrer. Se o nível fosse um pouco menor, o fósforo teria se combinado a ferro líquido e descido para o núcleo, desaparecendo do suprimento disponível para reações vitais, como as que formam DNA, RNA e impulsionam o metabolismo celular. Caso o oxigênio excedesse o limite superior, o resultado previsível seria a perda de nitrogênio para o espaço, restringindo outro pilar da construção molecular da vida.

Quem assina o estudo e por que a publicação importa

Craig Walton, atuando como pós-doutorando na ETH Zurich, liderou a equipe que desenvolveu modelagens termodinâmicas e geoquímicas para reproduzir as condições da Terra primitiva. Ao seu lado, Maria Schönbächler, professora da mesma instituição, contribuiu com expertise em geoquímica isotópica. A ETH Zurich, universidade suíça reconhecida por pesquisa de ponta em ciências da Terra, hospeda o Centre for Origin and Prevalence of Life, voltado a investigar etapas fundamentais do surgimento de organismos. O fato de o trabalho ter sido aceito pela Nature Astronomy reforça a relevância do achado dentro da comunidade científica, pois a publicação preza por rigor metodológico e ineditismo.

O que aconteceu durante a formação do núcleo terrestre

Nos primórdios do Sistema Solar, a matéria que viria a compor os planetas existia sob a forma de rocha fundida. Elementos mais densos, sobretudo ferro, afundaram e constituíram o núcleo. Ao mesmo tempo, compostos menos densos permaneceram nas camadas superiores, formando o manto e, posteriormente, a crosta. Foi nesse intervalo que o acaso químico relacionado ao teor de oxigênio entrou em ação. A modelagem da equipe mostra que a diferenciação entre metal e silicato só reteve fósforo e nitrogênio na superfície porque a pressão parcial de oxigênio atingiu um valor específico, nem superior nem inferior.

A proposta esclarece por que planetas rochosos teoricamente habitáveis, localizados na zona ideal para água líquida, acabam sem os ingredientes químicos necessários à biologia. A lógica clássica afirmava que luz solar moderada e existência de água seriam suficientes. O estudo amplia esse entendimento ao incluir o balanço de elementos leves e voláteis como condicionante adicional.

Por que fósforo e nitrogênio são fundamentais para a vida

Fósforo integra a estrutura dos ácidos nucleicos – DNA e RNA – que armazenam e transmitem informação genética. Além disso, forma o grupo fosfato do ATP, molécula que abastece processos metabólicos. Nitrogênio, por sua vez, participa da composição de aminoácidos, bases nitrogenadas e proteínas, servindo de bloco de construção para quase todas as macromoléculas biológicas. Sem disponibilidade simultânea desses dois elementos na superfície, qualquer química pré-biótica torna-se improvável, independentemente de clima ou presença de oceanos.

No cenário descrito, pouca oxigenação comprometeria o fósforo, ao passo que oxigenação excessiva removeria nitrogênio. O intervalo ideal, segundo Walton e colegas, explica a raridade de condições aptas à vida: trata-se de um equilíbrio delicado que pode ter ocorrido apenas uma vez em cada sistema planetário, ou talvez nunca.

Comparação com Marte e limites da “zona habitável clássica”

Para testar se outros mundos próximos teriam atingido o mesmo ajuste fino, o grupo aplicou seus modelos a Marte. Os cálculos apontam maior retenção de fósforo no manto marciano do que no terrestre, mas déficit de nitrogênio. Esse descompasso contribuiria para a falta de atividade biológica detectável atualmente no planeta vermelho. A conclusão reforça que água congelada nos polos ou antigos leitos de rios não bastam: a química profunda também precisa favorecer um inventário adequado de elementos.

Com esse resultado, a noção de “zona habitável”, tradicionalmente baseada apenas na distância orbital que permite água líquida, passa a ser considerada insuficiente. Um planeta pode orbitar dentro dessa região, ter atmosfera estável e ainda assim falhar no quesito disponibilidade de nutrientes vitais se o acaso químico não tiver acontecido.

Como a composição da estrela influencia o destino planetário

Os autores relacionam o teor de oxigênio disponível durante a diferenciação planetária à composição química da estrela hospedeira. Como planetas e estrelas nascem do mesmo disco protoplanetário, a proporção inicial de elementos leves e pesados origina-se no corpo estelar central. Dessa forma, estudar a abundância de oxigênio, ferro e outros componentes no espectro de uma estrela pode indicar se seus planetas rochosos tiveram chance de cair na “zona Goldilocks química”. Sistemas solares que se assemelham ao do Sol torn-se, portanto, alvos prioritários na astrobiologia.

Essa abordagem confere maior precisão à seleção de exoplanetas para missões de telescópios espaciais. Em vez de mapear todos os mundos na órbita correta para água líquidos, astrônomos podem filtrar por estrelas com química favorável, aumentando a probabilidade de encontrar ambientes onde fósforo e nitrogênio permaneceram acessíveis.

Metodologia empregada pelos pesquisadores

A equipe utilizou modelagens termodinâmicas que simulam a separação de metal e silicato sob diferentes pressões e temperaturas. Variando o teor de oxigênio, os modelos demonstraram como o fósforo migra para o núcleo quando se liga ao ferro, enquanto o nitrogênio escapa se a oxigenação for alta demais. Os cenários que reproduziram a composição atual do manto terrestre coincidiram com um intervalo estreito de oxigênio, corroborando a hipótese do acaso químico. Em contraste, ajustes baseados em dados de Marte indicaram desequilíbrio entre os dois elementos.

Implicações futuras para a busca por vida

Ao mostrar que a habitabilidade depende de mais do que apenas clima e água, o estudo sugere novos filtros para o planejamento de sondas e observatórios. Investigações espectroscópicas que identifiquem a composição estelar e inferências sobre a diferenciação de núcleos planetários poderão direcionar recursos para candidatos mais promissores. Por extensão, missões que visem amostras de superfície ou atmosfera em mundos rochosos deverão considerar a presença simultânea de fósforo e nitrogênio como marcador decisivo.

Diante da raridade do equilíbrio alcançado pela Terra, a pesquisa motiva a comunidade científica a redefinir prioridades. Entender o histórico geoquímico de exoplanetas passa a ter peso comparável ao de medir sua temperatura ou detecção de água. O próximo passo, segundo indicam os autores, consiste em aplicar as mesmas modelagens a sistemas estelares que lembrem o Sol, reduzindo o campo de busca e otimizando a coleta de dados astronômicos sobre possíveis “segundas Terras”.