Por dentro da busca dos cientistas para encontrar os segredos da vida em quatro gramas de poeira de asteroide

Dentro do insosso edifício 34 de tijolos e aço no Goddard Space Flight Center da NASA no subúrbio de Maryland, cientistas estão prestes a executar uma série de testes que terão resultados profundos. Eles estão investigando cerca de quatro gramas de rochas e sujeira retiradas do asteroide Determinar como parte do OSIRIS-REx missão, que retornou uma nave espacial à Terra em setembro passado com uma carga minúscula — 121,6 gramas no total, ou menos de cinco onças. Presente na criação do sistema solar, quando nuvens de gás e poeira estavam se unindo no sol e nos planetas, a sujeira aguardando análise no laboratório Goddard está entre as coisas mais antigas da Terra. A nave espacial viajou 3,86 bilhões de milhas em uma missão que levou sete anos para coletá-la.

O “O” em OSIRIS-REx significa “Origens”, que neste caso se aplica ao início de tudo na Terra. “Esta é a matéria-prima da vida, dos oceanos, de tudo o que você conhece”, disse Tim McCoy na inauguração de novembro de 2023 um minúsculo pedaço de Bennu agora em exposição no Museu Nacional de História Natural do Smithsonian.

McCoy, curador de meteoritos no museu, está analisando outras amostras do asteroide no Departamento de Ciências Minerais do museu para classificar e descrever as texturas das rochas e os tipos de minerais que elas contêm. A amostra que acabou de chegar ao Laboratório Analítico de Astrobiologia de Goddard oferecerá informações diferentes. Vim ao laboratório neste dia sufocante de junho para observar como os cientistas aqui chegarão a isso.

O diretor do laboratório Jason Dworkin e Danny Glavin, um cientista sênior das missões de retorno de amostras da NASA, me encontram do lado de fora do que é conhecido como sala branca, que, devido à filtragem constante do ar e ao pessoal limitado, tem ar tão livre de poeira e bactérias quanto uma unidade de terapia intensiva neonatal. A sala é mobiliada com bancos cobertos por caixas controladas feitas de plástico transparente. Estamos separados da sala branca por tiras de plástico pesado, como aquelas usadas em um açougue para dividir o armazenamento refrigerado do espaço do balcão. Através de uma janela, posso ver o pequeno frasco de vidro contendo quatro gramas de asteroide. Por um momento, todos nós o contemplamos, e eu meio que espero que ele brilhe por pura raridade, mas é muito escuro, quase preto, e parece cinza. “É pegajoso”, diz Glavin. “Tem uma consistência pegajosa, semelhante à argila. É basicamente isso que ele é, como a argila que vemos na Terra.”

Uma coisa que os cientistas sabem a partir dos dados retornados pela nave espacial OSIRIS-REx durante sua órbita de dois anos de Bennu é que em algum ponto da longa história do asteroide, ele estava molhado. Eles também sabem que ele é rico em carbono, o constituinte químico essencial de toda a vida na Terra. Uma equipe de analistas da Carnegie Institution for Science relatou que, com uma porcentagem de 4,7, a amostra tem a maior abundância de carbono de qualquer amostra extraterrestre — meteorito ou material retornado — que a instituição já mediu. E é aí que entra o Laboratório Analítico de Astrobiologia.

Os cientistas aqui querem entender como asteroides como este se tornaram parte da história da vida neste planeta. Astrobiólogos acreditam que os ácidos nucleicos RNA e DNA se desenvolveram primeiro com algum nível de contribuição de aminoácidos e outras moléculas que chegaram em asteroides como Bennu bilhões de anos atrás. Para testar essa hipótese, eles estudarão as moléculas orgânicas na amostra de Bennu.

“A maior parte do meu trabalho nos últimos 20 anos foi sobre meteoritos”, diz Dworkin. “Esses são resquícios da formação de planetas, e assim [they have] as matérias-primas que entraram nos planetas a partir de uma mistura do meio interestelar e da nebulosa protosolar.” Na Terra, essas matérias-primas foram obscurecidas pela atividade tectônica e outras atividades geológicas, pelo calor causado por uma barragem de impactos que ocorreu no primeiro bilhão de anos da história do planeta, e pela própria vida que, uma vez iniciada, proliferou e evoluiu, destruindo sua própria história de origem. “Não há nenhum lugar na Terra que já tenhamos olhado que não seja habitado”, diz Dworkin.

Mas Bennu não passou por nenhum desses processos geológicos ou biológicos; a palavra mais usada pelos cientistas da equipe da missão OSIRIS-REx para descrever as amostras é “imaculadas”. Para manter esta imaculada, o laboratório segue protocolos cuidadosos: as pessoas que entram na sala branca onde a amostra reside usam máscaras, toucas, jalecos, protetores de sapatos e luvas de nitrila. Um tapete pegajoso na porta da sala branca retém qualquer partícula solta dos protetores de sapatos. A caixa que contém o frasco de vidro da amostra é, na verdade, uma câmara de descompressão, com duas escotilhas. Quaisquer ferramentas ou objetos menores que entram na sala branca onde a amostra é mantida passam por uma escotilha, que é fechada antes que a escotilha correspondente do outro lado seja aberta.

Para Bennu e de volta: o fim da jornada

Glavin diz que, embora estejam felizes por poderem começar a trabalhar agora, transportar a amostra para cá e assumir a responsabilidade por ela no laboratório é estressante. “Você pode fazer as contas”, ele diz. “O custo da missão [roughly] US$ 1 bilhão, e temos 3,3 por cento da amostra devolvida.” Por esse cálculo, esse meio frasco de regolito cinza vale US$ 33 milhões, mas para cientistas que estudam as origens da vida, é inestimável. Dworkin recebeu em seu laboratório outras amostras inestimáveis, incluindo extratos dissolvidos do asteroide Ryugutrazido à Terra por uma nave espacial japonesa em 2020. Ele vem se preparando para as amostras de Bennu há 20 anos — ele se juntou ao projeto em 2004, 12 anos antes do lançamento da sonda — e é um dos 233 cientistas ao redor do mundo representando 38 instituições científicas que passarão os próximos 15 meses desvendando o que todos esperam ser a biografia completa de Bennu. Todas as 38 instituições dividirão apenas cerca de 25 por cento dos 121,6 gramas de asteroide devolvidos.

“Nós interpretamos os orgânicos no contexto da mineralogia”, diz Glavin. “Não trabalhamos isoladamente. Um conjunto de experimentos não pode contar a história toda.” A equipe científica OSIRIS-REx publicou uma introdução a esse contexto no final do mês passado no periódico científico Meteorítica e Ciência Planetária. Os mineralogistas fosfatos de magnésio-sódio identificados entre os constituintes do asteroide, sais de fosfato que podem ser dissolvidos em água e que, portanto, podem participar da química. Foi uma descoberta inesperada, porque os sensores OSIRIS-REx não detectaram os fosfatos enquanto a espaçonave estava mapeando Bennu.

“É por isso que o retorno de amostra é tão importante”, diz Glavin. O sensoriamento remoto não pode dar uma contabilidade completa da composição de um corpo celeste.

Os fosfatos estão entre os constituintes dos nucleotídeos, que por sua vez formam as unidades estruturais dos ácidos nucleicos, como o DNA. Encontrar os fosfatos na amostra devolvida, diz Dworkin, “permite[s] nos fazer a pergunta se esses sais de fosfato solúveis poderiam ter contribuído para a formação de compostos orgânicos fosforilados”.

“Ainda não fizemos nenhum teste para isso”, acrescenta.

Uma descoberta, mencionada no artigo quase de passagem, me dá arrepios. Lindsay Keller, que gerencia os Laboratórios de Análise de Feixe de Elétrons no Centro Espacial Johnson da NASA, descobriu grãos que se acredita terem se originado em estrelas gigantes vermelhas — estrelas que são mais velhas que o sol. Também foram encontrados traços de ejeção de supernova, os produtos químicos lançados para fora na explosão fatal de uma estrela.

Atrás de nós, uma porta se abre, e um jovem anuncia que está prestes a começar o teste. Angel Mojarro é um pesquisador de pós-doutorado que começou em Goddard em fevereiro passado. “Meu primeiro trabalho depois da pós-graduação é analisar Bennu”, ele diz, com um sorriso que mostra que ele se considera incrivelmente sortudo.

Em uma sala onde vários tipos de espectrômetros de massa e outros instrumentos grandes compartilham espaço com monitores de computador, Mojarro está segurando outro frasco de vidro tampado em suas mãos enluvadas. Nele, uma pequena esfera da cor de uma semente de papoula e cerca de três vezes esse tamanho se agarra ao vidro. (Esta partícula mal faz um amassado na amostra de quatro gramas dosada ao laboratório para processamento; muita amostra permanece.) Mojarro a extrai com uma pinça longa de metal e a coloca em um receptáculo em um espectrômetro de massa de cromatografia gasosa, que lembra vagamente uma impressora de escritório, então fecha uma porta. Durante os poucos segundos entre sua remoção do frasco e a colocação no espectrômetro de massa, a partícula Bennu é exposta ao ar, mas dado o teste que Mojarro está prestes a realizar, Dworkin diz que a exposição ao ar é inconsequente.

O espectrômetro de massa primeiro vaporiza a partícula aplicando um choque térmico, então impulsiona o gás resultante através de bobinas de capilares de vidro. O espectrômetro mede a massa das moléculas individuais e gera um espectro, indicando a composição química do gás. Em 90 minutos, Mojarro terá o resultado: uma impressão digital dos compostos orgânicos solúveis e insolúveis na amostra do asteroide. Essa informação não pode ser relatada até que o artigo sobre este estudo em particular seja publicado no final deste ano, após ter sido revisado por pares.

Um teste similar anterior encontrou a presença de múltiplos aminoácidos diferentes, moléculas orgânicas que podem se combinar para formar proteínas. A maioria delas era glicina, a mais simples em estrutura de todos os aminoácidos.

Além de trabalhar com meteoritos e asteroides, o Laboratório Analítico de Astrobiologia estudou amostras do Cometa Wild 2 (pronuncia-se “VILT-two”) retornado em 2006 pela NASA Poeira Estelar nave espacial. Em 2008, Glavin e Dworkin isolaram glicina de grãos minúsculos da cauda do cometa. O próximo passo foi provar que a glicina veio do cometa, não de operações na Terra antes do lançamento da nave espacial. Para confirmar sua procedência extraterrestre, eles e seus colegas submeteram a quantidade microscópica de Wild 2 a uma análise isotópica que confirmou que ela veio do espaço. Foi a primeira observação de um aminoácido de um cometa. A descoberta fortaleceu a hipótese de que os compostos à base de carbono necessários para a vida na Terra vieram, pelo menos em parte, como caronas nos asteroides e cometas que bombardearam o planeta em sua infância.

Enquanto cientistas ao redor do mundo conduzem pesquisas sobre as amostras de Bennu, os asteroides estão tendo um momento. A nave espacial OSIRIS-REx continua sua missão, agora para o asteroide Apófise duas outras sondas da NASA também estão a caminho de outros asteroides. Dworkin diz que sua parte favorita da missão OSIRIS-REx é o que acontecerá com os 75% restantes da amostra depois que ela for dividida: “O resto vai para o futuro”, diz ele. Para futuros cientistas que terão melhores instrumentos para estudar esse material, que saberão mais sobre asteroides do que os cientistas de hoje e, diz Dworkin, “que farão perguntas nas quais não pensamos”.