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Em 1952, Stanley Miller e Harold Urey fizeram faíscas voarem em um frasco cheio de gás destinado a refletir a composição da atmosfera terrestre há cerca de 3,8 bilhões de anos. Seus resultados sugeriram que os raios poderiam ter levado a moléculas prebióticas necessárias para a evolução da vida, como aminoácidos.
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Na época, os cientistas pensavam que a atmosfera primitiva teria sido principalmente formada por metano e amônia, mas, na década de 1990, especialistas levantaram a hipótese de uma atmosfera cheia de dióxido de carbono e nitrogênio molecular.
Agora, um novo estudo sugere que a composição da atmosfera primitiva da Terra provavelmente dificultou a geração de raios, o que pode ter aumentado o tempo necessário para gerar e acumular moléculas prebióticas importantes para a vida.
Comportamento dos raios em diferentes composições atmosféricas
De acordo com a pesquisa, publicada no periódico científico Eos, os elétrons se comportam de forma diferente em uma atmosfera composta de metano e amônia em comparação a uma feita principalmente de dióxido de carbono e nitrogênio molecular.
Consequentemente, as descargas de raios se comportam de forma diferente, também, o que poderia afetar a probabilidade de moléculas prebióticas se formarem no início da Terra. No entanto, poucas pessoas modelaram como as descargas de raios variam em diferentes ambientes atmosféricos.
Para ver com que frequência elétrons e moléculas de gás teriam colidido nas duas versões das primeiras atmosferas terrestres, Christoph Köhn, cientista do Instituto Espacial Nacional da Universidade Técnica da Dinamarca, e sua equipe de pesquisadores modelaram a probabilidade de fagulhas de descarga, o primeiro passo para um relâmpago.
Eles descobriram que na atmosfera de dióxido de carbono-nitrogênio, é mais difícil ocorrer raios para acender. “Basicamente, na atmosfera rica em nitrogênio e carbono, você precisa de campos elétricos mais fortes para iniciar uma descarga”, disse Köhn.
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Os modelos revelaram que a atmosfera de dióxido de carbono e nitrogênio precisava de um campo elétrico cerca de 28% mais forte para as fagulhas — os precursores dos raios — descarregarem, porque moléculas de gás e elétrons são menos propensos a colidir e acumular cargas elétricas que podem gerar raios. A expansão no espaço e no tempo sugere que pode ter havido menos relâmpagos no início da história da Terra, diminuindo assim as probabilidades de gerar moléculas prebióticas.
“Se as descargas atmosféricas foram responsáveis pela produção de moléculas prebióticas, é importante obter uma boa compreensão teórica do que aconteceu”, disse Köhn. “A grande questão ainda é: de onde vêm todas estas moléculas prebióticas?”.
Como o estudo modelou rigorosamente as primeiras fases de um raio – as faíscas iniciais – assim, para Köhn e seus colegas, os próximos passos são modelar os relâmpagos inteiros e acoplar isso com modelos de química atmosférica. Juntos, esses estudos poderiam dar um olhar mais completo sobre como os raios podem ter sido relacionados a moléculas prebióticas.
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