Exercícios: A origem da vida

Descreva como era a Terra primitiva na época em que surgiu a vida: a sua atmosfera, os seus oceanos e a sua atividade geológica.

Observe o esquema do aparelho com o qual Miller e Urey realizaram a sua célebre experiência em 1953. Identifique o que representam os elementos assinalados de ?1 a ?4 (a mistura de gases, as descargas elétricas, a água em ebulição e a armadilha de coleta), explique que condições da Terra primitiva eles simularam no laboratório e que tipo de moléculas obtiveram.

O que é a astrobiologia? Explique o que ela estuda e por que procurar vida fora da Terra ajuda a compreender a origem da vida em nosso planeta.

Durante séculos acreditou-se que os seres vivos podiam surgir a partir da matéria inerte: vermes a partir de carne em putrefação ou ratos a partir de roupa suja. Descreva em que consistia a hipótese da geração espontânea e explique como ela foi refutada experimentalmente por Redi com seus frascos de carne, por Spallanzani com os caldos fervidos e, sobretudo, por Pasteur com seus balões de pescoço de cisne.

As hipóteses atuais sobre a origem da vida incluem a síntese química na «sopa primordial», a panspermia e as fontes hidrotermais dos fundos oceânicos. Resuma-as brevemente e, em seguida, ordene e explique os passos necessários para passar de moléculas isoladas até a primeira célula: aparecimento de material genético capaz de se autorreplicar, formação de moléculas orgânicas complexas, aparecimento do metabolismo e formação de membranas.

Por que razão a busca por vida em outros mundos se concentra tanto na detecção de água líquida? Raciocine sobre quais propriedades da água a tornam tão essencial para os seres vivos.

Uma agência espacial planeja uma missão para detectar possíveis formas de vida microbiana metabolicamente ativa (não fóssil) no Sistema Solar e dispõe dos seguintes dados sobre três candidatos:

• Marte: Superfície submetida a intensa radiação ultravioleta e percloratos oxidantes. Presença de picos sazonais de metano (CH₄) na atmosfera e possíveis acumulações de salmouras líquidas a quilômetros de profundidade.

• Europa: Oceano salino global sob uma camada de gelo de 15 a 25 km de espessura, em contato direto com um fundo rochoso submetido a forças de maré pela gravidade de Júpiter.

• Encélado: Oceano subsuperficial global que expele para o espaço gêiseres contínuos através de fraturas no polo sul. Nessas plumas foram medidos vapor de água, sais, macromoléculas orgânicas e di-hidrogênio gasoso (H₂).

Responda de forma fundamentada às seguintes questões:

1. a) Tomando como modelo análogo os ecossistemas das dorsais oceânicas terrestres, justifique por que a detecção conjunta de H₂ e água nos gêiseres de Encélado é considerada uma prova indireta fundamental de habitabilidade para microrganismos quimiossintéticos.
2. b) Compare as dificuldades biológicas e de engenharia para coletar amostras viáveis em Europa e em Encélado. Justifique qual dos dois mundos oferece uma vantagem estratégica para uma sonda que só possa realizar voos orbitais sem pousar na superfície.
3. c) Se o rover que explora Marte detectasse aminoácidos no regolito superficial, explique por que esse dado não confirmaria de forma conclusiva a existência de vida passada ou presente, e que propriedade química (quiralidade) os cientistas deveriam analisar para obter um indício sólido, embora não definitivo, sobre se a sua origem é biológica ou puramente abiótica.

Desafio do tema. Poderia a história da vida se repetir fora do nosso ambiente? Transforme-se em astrobiólogo e elabore um relatório técnico fundamentado avaliando o potencial biológico de um exoplaneta real a partir da origem do cosmos e do sistema solar.

1. Obtenção de dados reais: Acesse a base oficial NASA Exoplanet Archive ou o Planetary Habitability Laboratory. Selecione um exoplaneta rochoso confirmado (por exemplo, TRAPPIST-1 e ou TRAPPIST-1 f) e extraia os dados dele: massa, raio relativo à Terra e distância orbital ($d < 1,0\text{ UA}$), comparando-os com a Terra ($1,0\text{ UA}$).

2. Levantamento cosmoquímico: Elabore uma tabela que relacione os bioelementos fundamentais ($H$, $C$, $O$, $N$, $P$) presentes em planetas rochosos com a sua origem física: Big Bang ou nucleossíntese estelar prévia ao nascimento do sistema planetário.

3. Parecer sobre a origem da vida: Redija uma proposta fundamentada (máximo de $250$ palavras) argumentando se as condições desse sistema permitiriam uma evolução pré-biótica semelhante à terrestre (atmosfera primitiva, fontes hidrotermais e água líquida).

Será valorizado:

• Extração rigorosa e comparação adequada de dados astronômicos reais.

• Ligação coerente entre a origem cósmica dos elementos e os bioelementos.

• Justificativa científica sólida sobre a viabilidade da origem da vida no exoplaneta.