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O fósforo poderia ter se condensado em asteróides quando o Sistema Solar estava se formando. Os asteróides teriam então se movido em direção aos planetas internos, impactando-os e depositando o fósforo. Crédito: Observatório Gemini/AURA/Lynette Cook
Uma nova pesquisa mostra que o fósforo, que é vital para a vida, mas um tanto raro, condensou-se dentro de asteróides no Sistema Solar exterior antes de voltar para o Sol, onde parte dele acabou na Terra.
O fósforo é um dos seis principais elementos que constituem o corpo humano e é um alicerce necessário para outros organismos. No entanto, ao contrário do hidrogênio, oxigênio, carbono, nitrogênio e cálcio, o fósforo é raro. É ainda mais escasso no resto do Sistema Solar.
Os astrobiólogos estão rastreando o fósforo, na esperança de que ele os leve a sinais de outra vida.
Muitos meteoritos contêm fósforo, e saber como o fósforo é distribuído pelo Sistema Solar pode ajudar os cientistas a determinar de onde vieram os meteoritos, dependendo da quantidade e do tipo de fósforo que contêm.
“O fósforo é um dos elementos-chave da biologia”, diz Matthew Pasek, astrobiólogo e geoquímico da Universidade do Sul da Flórida.
Ao contrário de outros elementos essenciais à vida, o fósforo é encontrado principalmente na forma sólida, enquanto outros elementos como o hidrogênio, o oxigênio e o nitrogênio são frequentemente encontrados na forma de gás. “(O estudo do fósforo) nos mantém fundamentados em amostras reais de rocha dura. Ao contrário dos outros, não existe uma forma óbvia de gás, por isso tem que vir de fontes rochosas”, diz Pasek. “Esperamos vincular isso eventualmente à biologia e à vida.”
O seu recente artigo na revista científica Icarus investiga a distribuição do fósforo gasoso (ou “volátil”) no início do Sistema Solar e o que isto significa para a distribuição atual do fósforo.
Meteoritos contendo fósforo também poderiam ter trazido o elemento, essencial à vida, para a Terra. Crédito: David A. Aguilar (CfA)
Da borda
Acredita-se que o fósforo se forme no coração de estrelas em explosão ou supernovas. No caso do nosso Sistema Solar inicial, tudo perto do Sol foi vaporizado, explica Pasek. Depois, à medida que os elementos se afastaram do Sol, ficaram mais frios e começaram a condensar-se em sólidos.
A questão por detrás do artigo era: “Se o fósforo não reage para formar um sólido a estas altas temperaturas, então talvez possa formar um tipo diferente de sólido nas regiões frias”, diz Pasek.
O gás fosfina (PH3) é a principal fase volátil do fósforo em baixas temperaturas. Dois grupos diferentes propuseram que a fosfina poderia desempenhar um papel ativo na química do gelo nas bordas externas do Sistema Solar.
O artigo de Pasek pretende determinar a rapidez com que o fósforo reagiria com os sólidos – “muito rápido”, brinca Pasek – e depois quanto tempo demoraria a arrefecer e a ser atraído de volta para ambientes mais quentes. Em última análise, o objetivo era determinar a distribuição das formas voláteis de fósforo, como a fosfina, e como elas se distribuíam por todo o Sistema Solar.
De acordo com um modelo teórico, que combinou termodinâmica, taxas nas quais o fósforo reage com metais e modelos de difusão de gás, a pesquisa de Pasek descobriu que a maior parte do fósforo deveria estar na forma sólida em todo o Sistema Solar, até cerca de Saturno. “O fósforo foi esgotado como volátil em todo o Sistema Solar em desenvolvimento, e as formas voláteis de fósforo teriam sido mínimas, mesmo nas regiões mais frias da nebulosa solar”, diz o jornal.
Meteoritos e fósforo
O fósforo também deveria existir em uma forma chamada schreibersita, que é um mineral que contém níquel, ferro e fósforo, diz ele. “Encontramos isso em meteoritos o tempo todo, e nas formas mais cometárias. Isto implica que praticamente todos os meteoritos que recolhemos, que têm uma pequena quantidade de fosforeto, têm de se formar nesta região… Este estudo implica que o fósforo para a vida vem da forma sólida, em vez do fósforo do gelo.”
Mikhail Zolotov, professor pesquisador da Universidade Estadual do Arizona especializado em elementos voláteis de outros planetas, observa que tanto a abundância quanto a espécies de fósforo pode afetar a atividade biológica.
Ficou claro em estudos anteriores de meteoritos que o fósforo está presente principalmente em minerais e não em gases. “Modelos anteriores de condensação de gás quente da composição solar indicavam a formação de minerais contendo fósforo observada em meteoritos”, diz Zolotov.
Embora ele diga que o artigo de Pasek é um “trabalho decente”, é controverso que o movimento do gás em direção ao Sol, que não foi modelado no artigo, possa ser mais rápido do que a difusão do gás para longe do Sol. “Os dados disponíveis de meteoritos não indicam o esgotamento do fósforo longe do Sol… (e esta hipótese) continua a ser confirmada por dados de materiais exteriores do Sistema Solar, como cometas”, diz ele.
Para Pasek, o próximo passo nesta pesquisa é experimentar a fosfina em laboratório e levá-la para um domínio mais prático. “Vamos pegar pedaços de metal e expô-los a gases contendo fósforo e ver quanto tempo leva para formar essas rochas”, diz ele. Ele então alimentará esses dados de volta em seus modelos.
Referência: “Volatilidade do fósforo na nebulosa solar inicial” por Matthew A. Pasek, 20 de julho de 2018, Ícaro.
DOI: 10.1016/j.icarus.2018.07.011
O trabalho foi apoiado através NASAPrograma Mundos Emergentes. A Astrobiologia da NASA fornece recursos para este e outros programas de Pesquisa e Análise dentro da Diretoria de Missões Científicas da NASA (SMD) que solicitam propostas relevantes para a pesquisa em astrobiologia.