Cosmoquímica - Cosmochemistry

Os meteoritos são frequentemente estudados como parte da cosmoquímica.

A cosmologia (do grego κόσμος kósmos , "universo" e χημεία khemeía ) ou cosmologia química é o estudo da composição química da matéria no universo e os processos que levaram a essas composições. Isso é feito principalmente por meio do estudo da composição química de meteoritos e outras amostras físicas. Dado que os corpos asteróides dos meteoritos foram alguns dos primeiros materiais sólidos a condensar da nebulosa solar primitiva, os cosmoquímicos estão geralmente, mas não exclusivamente, preocupados com os objetos contidos no Sistema Solar .

História

Em 1938, o mineralogista suíço Victor Goldschmidt e seus colegas compilaram uma lista do que chamaram de "abundâncias cósmicas" com base na análise de várias amostras terrestres e de meteoritos. Goldschmidt justificou a inclusão de dados de composição de meteoritos em sua tabela, alegando que as rochas terrestres foram submetidas a uma quantidade significativa de mudanças químicas devido aos processos inerentes da Terra e da atmosfera. Isso significava que estudar exclusivamente as rochas terrestres não produziria um quadro geral preciso da composição química do cosmos. Portanto, Goldschmidt concluiu que o material extraterrestre também deve ser incluído para produzir dados mais precisos e robustos. Esta pesquisa é considerada a base da cosmoquímica moderna.

Durante as décadas de 1950 e 1960, a cosmoquímica tornou-se mais aceita como ciência. Harold Urey , amplamente considerado um dos pais da cosmoquímica, engajou-se em pesquisas que eventualmente levaram à compreensão da origem dos elementos e da abundância química das estrelas. Em 1956, Urey e seu colega, o cientista alemão Hans Suess , publicaram a primeira tabela de abundâncias cósmicas a incluir isótopos com base na análise de meteoritos.

O refinamento contínuo da instrumentação analítica ao longo da década de 1960, especialmente a espectrometria de massa , permitiu aos cosmoquímicos realizar análises detalhadas da abundância isotópica de elementos em meteoritos. em 1960, John Reynolds determinou, por meio da análise de nuclídeos de vida curta em meteoritos, que os elementos do Sistema Solar foram formados antes do próprio Sistema Solar, que começou a estabelecer uma linha do tempo dos processos do Sistema Solar primitivo.

Meteoritos

Os meteoritos são uma das ferramentas mais importantes que os cosmoquímicos possuem para estudar a natureza química do Sistema Solar. Muitos meteoritos vêm de um material tão antigo quanto o próprio Sistema Solar e, portanto, fornecem aos cientistas um registro da nebulosa solar primitiva . Os condritos carbonáceos são especialmente primitivos; isto é, eles mantiveram muitas de suas propriedades químicas desde sua formação, 4,56 bilhões de anos atrás, e são, portanto, o principal foco das investigações cosmoquímicas.

Os meteoritos mais primitivos também contêm uma pequena quantidade de material (<0,1%), que agora é reconhecido como grãos presolares mais antigos do que o próprio Sistema Solar, e que são derivados diretamente dos restos das supernovas individuais que forneceram a poeira de qual o Sistema Solar formou. Esses grãos são reconhecidos por sua química exótica, estranha ao Sistema Solar (como matrizes de grafite, diamante ou carboneto de silício). Eles também costumam ter taxas de isótopos que não são aquelas do resto do Sistema Solar (em particular, o Sol), e que diferem umas das outras, indicando fontes em vários eventos explosivos de supernova. Os meteoritos também podem conter grãos de poeira interestelar, que foram coletados de elementos não gasosos no meio interestelar, como um tipo de poeira cósmica composta ("poeira estelar")

Descobertas recentes da NASA , baseadas em estudos de meteoritos encontrados na Terra , sugerem que componentes de DNA e RNA ( adenina , guanina e moléculas orgânicas relacionadas ), blocos de construção para a vida como a conhecemos, podem ser formados extraterrestre no espaço sideral .

Cometas

Em 30 de Julho de 2015, cientistas relataram que, após o primeiro touchdown do Philae sonda em cometa 67 / P da superfície, as medições pelo COSAC e instrumentos Ptolomeu revelou dezasseis compostos orgânicos , quatro dos quais foram observadas pela primeira vez em um cometa, incluindo acetamida , acetona , isocianato de metila e propionaldeído .

Pesquisar

Veja também: Lista de moléculas no espaço interestelar

Em 2004, os cientistas relataram a detecção de assinaturas espectrais de antraceno e pireno na luz ultravioleta emitida pela nebulosa Retângulo Vermelho (nenhuma outra molécula tão complexa foi encontrada antes no espaço sideral). Essa descoberta foi considerada uma confirmação da hipótese de que, conforme as nebulosas do mesmo tipo do Retângulo Vermelho se aproximam do fim de suas vidas, as correntes de convecção fazem com que o carbono e o hidrogênio no núcleo da nebulosa sejam capturados pelos ventos estelares e se irradiem para fora. À medida que esfriam, os átomos supostamente se ligam uns aos outros de várias maneiras e, eventualmente, formam partículas de um milhão ou mais de átomos. Os cientistas inferiram que, uma vez que descobriram hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) - que podem ter sido vitais na formação da vida inicial na Terra - em uma nebulosa, eles necessariamente se originaram em nebulosas.

Em agosto de 2009, os cientistas da NASA identificaram um dos blocos de construção químicos fundamentais da vida (o aminoácido glicina ) em um cometa pela primeira vez.

Em 2010, fulerenos (ou " buckyballs ") foram detectados em nebulosas. Os fulerenos foram implicados na origem da vida; de acordo com a astrônoma Letizia Stanghellini, "É possível que os fulerenos do espaço sideral tenham fornecido sementes para a vida na Terra."

Em agosto de 2011, descobertas da NASA , baseadas em estudos de meteoritos encontrados na Terra, sugerem que componentes de DNA e RNA ( adenina , guanina e moléculas orgânicas relacionadas ), blocos de construção para a vida como a conhecemos, podem ser formados extraterrestre no espaço sideral .

Em outubro de 2011, os cientistas relataram que a poeira cósmica contém matéria orgânica complexa ("sólidos orgânicos amorfos com uma estrutura aromática - alifática mista ") que pode ser criada natural e rapidamente pelas estrelas .

Em 29 de agosto de 2012, astrônomos da Universidade de Copenhagen relataram a detecção de uma molécula de açúcar específica, o glicolaldeído , em um sistema estelar distante. A molécula foi encontrada em torno do binário protoestelar IRAS 16293-2422 , que está localizado a 400 anos-luz da Terra. O glicolaldeído é necessário para formar o ácido ribonucléico , ou RNA , que é semelhante em função ao DNA . Esta descoberta sugere que moléculas orgânicas complexas podem se formar em sistemas estelares antes da formação dos planetas, eventualmente chegando em planetas jovens no início de sua formação.

Em setembro de 2012, os cientistas da NASA relataram que os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs) , submetidos às condições do meio interestelar (ISM) , são transformados, por meio da hidrogenação , oxigenação e hidroxilação , em compostos orgânicos mais complexos - "um passo ao longo do caminho em direção aos aminoácidos e nucleotídeos , as matérias-primas das proteínas e do DNA , respectivamente ". Além disso, como resultado dessas transformações, os PAHs perdem sua assinatura espectroscópica, o que poderia ser uma das razões "para a falta de detecção de PAH em grãos de gelo interestelar , particularmente nas regiões externas de nuvens densas e frias ou nas camadas moleculares superiores de protoplanetários discos . "

Em 2013, o Atacama Large Millimeter Array (Projeto ALMA) confirmou que os pesquisadores descobriram um importante par de moléculas prebióticas nas partículas de gelo no espaço interestelar (ISM). Os produtos químicos, encontrados em uma nuvem gigante de gás a cerca de 25.000 anos-luz da Terra no ISM, podem ser um precursor de um componente-chave do DNA e o outro pode ter um papel na formação de um aminoácido importante . Os pesquisadores descobriram uma molécula chamada cianometanimina, que produz adenina , uma das quatro nucleobases que formam os "degraus" na estrutura em forma de escada do DNA. Acredita-se que a outra molécula, chamada etanamina , desempenhe um papel na formação da alanina , um dos vinte aminoácidos do código genético. Anteriormente, os cientistas pensavam que tais processos ocorriam no gás muito tênue entre as estrelas. As novas descobertas, no entanto, sugerem que as sequências de formação química dessas moléculas ocorreram não em gás, mas nas superfícies de grãos de gelo no espaço interestelar. O cientista da NASA ALMA Anthony Remijan afirmou que encontrar essas moléculas em uma nuvem de gás interestelar significa que importantes blocos de construção para DNA e aminoácidos podem 'semear' planetas recém-formados com os precursores químicos para a vida.

Em janeiro de 2014, a NASA relatou que os estudos atuais no planeta Marte pelos rovers Curiosity e Opportunity estarão agora em busca de evidências de vida antiga, incluindo uma biosfera baseada em microrganismos autotróficos , quimiotróficos e / ou quimiolitoautotróficos , bem como água antiga, incluindo ambientes flúvio-lacustres ( planícies relacionadas a antigos rios ou lagos) que podem ter sido habitáveis . A busca por evidências de habitabilidade , tafonomia (relacionada aos fósseis ) e carbono orgânico no planeta Marte é agora um objetivo primário da NASA .

Em fevereiro de 2014, a NASA anunciou um banco de dados bastante atualizado para rastrear hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) no universo . Segundo os cientistas, mais de 20% do carbono do universo pode estar associado aos PAHs, possíveis matérias-primas para a formação da vida . Os PAHs parecem ter se formado logo após o Big Bang , estão espalhados por todo o universo e estão associados a novas estrelas e exoplanetas .

Veja também

Referências

links externos