O papel do relâmpago em tornar o nitrogênio disponível para a vida na Terra pode ter sido relativamente curto, de acordo com um novo estudo liderado por pesquisadores do Centro de Ciência Exoplanetária da Universidade de St Andrews.

Embora o raio tenha sido invocado como uma importante fonte de nitrogênio biodisponível para a vida na Terra primitiva, a nova pesquisa, publicada na revista Nature Geoscience , mostra que a biosfera de nosso planeta natal rapidamente se tornou independente dessa fonte de nutrientes.

Esses resultados também ajudarão a identificar a fonte de depósitos de nitrato em Marte e possivelmente em outros planetas e luas em nosso sistema solar.

O nitrogênio é um elemento chave para a origem e evolução da vida como a conhecemos. Como hoje, o nitrogênio na atmosfera da Terra primitiva estava presente principalmente na forma de moléculas de N 2 não reativas , negando aos organismos acesso fácil a esse recurso.

Alguns microrganismos são capazes de converter o gás N 2 em formas biodisponíveis como a amônia, mas antes do surgimento desse metabolismo, processos energéticos como raios devem ter sido os responsáveis ??pela quebra dessas moléculas de N 2 .

Para investigar como o raio pode tornar o nitrogênio disponível para a vida, pesquisadores da Universidade de St Andrews, juntamente com colegas do Instituto de Pesquisa Espacial (IWF) da Academia Austríaca de Ciências em Graz e da Brown University nos EUA, conduziram uma série de experimentos de descarga de faísca.

Eles encheram frascos de vidro com água e diferentes misturas de gases, lembrando as atmosferas da Terra moderna e primitiva, e depois submeteram essas misturas de gases a uma descarga elétrica de quase 50.000 volts. Após os experimentos, os cientistas mediram a composição da mistura de gás e água e detectaram concentrações aumentadas de óxido nítrico, nitrito e nitrato.

Patrick Barth, primeiro autor deste estudo e Ph.D. estudante do St Andrews Center for Exoplanet and the IWF, disse: "Nossos resultados mostram que raios podem produzir eficientemente óxidos de nitrogênio na atmosfera rica em CO 2 que provavelmente existiu na Terra primitiva. Isso fornece uma fonte potencial de nutrientes para a vida naquela tempo e em planetas fora do nosso sistema solar."

No entanto, a composição isotópica que os pesquisadores encontraram em seus experimentos com centelhas não corresponde à do nitrogênio arquivado no registro rochoso da Terra primitiva. Essa discrepância sugere que o raio não era uma fonte importante de nitrogênio à medida que a vida microbiana evoluía.

Em vez disso, esses resultados fornecem outra evidência de que os microorganismos foram capazes de converter o gás N 2 em formas biodisponíveis por mais de três bilhões de anos.

Existem, no entanto, algumas amostras de rochas do Isua Greenstone Belt, na Groenlândia, com quase 3,8 bilhões de anos e cuja composição isotópica poderia ser explicada pelas contribuições de nitrogênio dos raios.

A Dra. Eva Stüeken, da Escola de Ciências da Terra e do Meio Ambiente da Universidade de St Andrews, e membro do St Andrews Center for Exoplanet Science, disse: "Isso sugere que o raio pode ter sustentado a vida mais antiga na Terra. Agora que nós estabeleceram a assinatura isotópica do raio, pode ajudar a investigar a origem dos depósitos de nitrato em Marte."

Para comunicar o impacto das descobertas, a equipe colaborou com artistas para criar uma exposição, que inclui um vídeo de Patrick Barth sobre o papel dos raios nos exoplanetas. A pesquisa também inspirou um conto, "A Spark in a Flask", publicado na antologia de ficção científica "Around Distant Suns", que conta a história de um robô cuidando de experimentos com faíscas na Lua.

A professora Christiane Helling, co-fundadora do St Andrews Center for Exoplanet Science e diretora da IWF, disse: “Para comunicar nossa ciência, é importante refletir a extraordinária singularidade da atmosfera da Terra no contexto astronômico”.