Vida estranha: A vida baseada em amônia é possível?

Fictícia forma de vida alienígena baseada em amônia vivendo em amâonia líquida Deus escolhendo a Terra para nela por água (Imagem gerada por IA em Google Whisk)

Obs.: Este artigo é o primeiro de uma sequência/cadeia de 16 artigos que vão citando outros mais antigos. Acesse aqui para ver a lista completa e os links diretos para cada um deles.

por John Millam e Ken Klos
27 de julho de 2015

Em seriados clássicos de ficção científica, como Jornada nas Estrelas, Doctor Who e Stargate SG-1, heróis intrépidos viajam regularmente para outros mundos. Esses planetas são quase sempre retratados como fundamentalmente semelhantes ao nosso, com a mesma gravidade, a mesma atmosfera respirável e, frequentemente, até as mesmas plantas e árvores. Claro, isso é ficção. Agora sabemos que a grande maioria dos outros sistemas planetários conhecidos são distintamente diferentes do nosso. Que consequências essas diferenças planetárias podem ter para a vida que, hipoteticamente, poderia surgir neles?

Considere por um momento os andorianos de Jornada nas Estrelas. Dizem que seu planeta natal, Andória, é uma lua gelada orbitando um planeta gigante gasoso semelhante a Júpiter. Tais condições frias provavelmente manteriam a água congelada. A amônia, no entanto, tem um ponto de congelamento mais baixo que o da água e, portanto, pode permanecer líquida nessas condições. Portanto, se seres semelhantes aos andorianos realmente existissem, a amônia dentro de suas células poderia servir aos mesmos propósitos que a água para os humanos na Terra.

Se nossos andorianos fictícios realmente existissem, seriam classificados como "vida estranha" — formas de vida fundamentalmente diferentes da vida conhecida. Toda a vida conhecida utiliza água como solvente vital (o meio líquido dentro das células que hospeda e sustenta a bioquímica). Anteriormente, consideramos o que era necessário para que qualquer substância servisse como solvente vital. Com base nessas considerações, concluímos que a amônia é o solvente alternativo mais promissor. Consequentemente, forneceremos uma análise detalhada da amônia para verificar se ela possui o que é necessário para ser um solvente vital.

A Amônia como Solvente Vital

A amônia (NH₃) é uma escolha óbvia como possível alternativa à água líquida. Primeiro, é o solvente mais conhecido e estudado (depois da água). Segundo, a amônia é a quarta molécula mais abundante no universo, o que significa que estará presente em quantidades significativas em muitos planetas e luas. Terceiro, a amônia é química e fisicamente semelhante à água (veja a Figura 1). Isso significa que a amônia compartilha muitas das qualidades úteis da água.

Figura 1: Estruturas moleculares de (a) amônia e (b) água. (Imagem de John Millam em Reasons to Believe)

Amônia Pura vs. Amônia Aquosa

Ao discutir a amônia, precisamos primeiro distinguir entre suas duas formas principais. O que a maioria das pessoas considera amônia é, na verdade, amônia doméstica (um agente de limpeza comum). Não se trata de amônia pura, mas sim de uma mistura de água e amônia, sendo mais corretamente chamada de amônia aquosa. A amônia doméstica é fácil de manusear porque é um líquido à temperatura ambiente, enquanto a amônia pura ou amônia anidra (NH₃) é um gás. A amônia pura à pressão atmosférica é um líquido entre -77,7 °C (-108 °F) e -33,4 °C (-28 °F).

Pesquisas atuais sobre vida baseada em amônia pressupõem quase exclusivamente que ela se origina e opera em um ambiente de amônia anidra (sem água). A exclusão da água desses cenários é motivada pelo fato de que ela introduziria vários fatores complicadores. Entretanto, o problema é que a água é tão universalmente abundante que, na maioria das condições planetárias, encontraríamos amônia aquosa. Para simplificar, porém, restringiremos toda a nossa discussão restante à consideração da vida originada e sustentada por amônia pura.

Avaliando a Amônia como um Solvente Vital

Para avaliar o potencial da amônia como um possível solvente para a vida, consideraremos as oito propriedades de um bom solvente para a vida. Além disso, compararemos a amônia com a água, que é atualmente o único solvente para a vida conhecido. (Para detalhes completos, consulte nosso artigo completo.)

• A amônia é comum no universo. Uma das características mais importantes da amônia é que ela é naturalmente abundante no universo; portanto, deveria estar presente em muitos planetas e luas. A dificuldade é que, na maioria dos casos, a amônia seria encontrada na forma aquosa, em vez de anidra.
• A amônia é um bom solvente. A amônia é um solvente polar bem estudado; contudo, em comparação com a água, é menos polar. Isso faz com que a amônia não seja tão eficaz quanto à água na dissolução de moléculas polares e sais. Por outro lado, a amônia tem um desempenho ligeiramente melhor do que a água na dissolução de moléculas orgânicas apolares — uma propriedade potencialmente benéfica, pois esses tipos de moléculas podem desempenhar um papel importante dentro da célula.
• A amônia tem uma faixa de liquidez relativamente baixa. Consequentemente, a vida baseada em amônia seria mais vulnerável a mudanças na temperatura ambiente.
• A amônia tem um efeito hidrofóbico mais fraco. O efeito hidrofóbico da amônia é consideravelmente mais fraco do que o da água, resultando em dois problemas significativos. Primeiro, as soluções de amônia seriam menos capazes de formar estruturas semelhantes às membranas celulares, e aquelas que se formassem seriam mais fracas. Segundo, seria mais difícil para estruturas semelhantes a proteínas adotarem e manterem a estrutura tridimensional precisa necessária para o funcionamento adequado.
• A amônia tem uma constante dielétrica mais fraca. A constante dielétrica da amônia é cerca de um terço da da água. Essa característica reduz a capacidade da amônia de dissolver sais e sustentar espécies iônicas em solução. Também dificulta a manutenção de muitas moléculas grandes e complexas (equivalentes a proteínas, DNA e RNA na vida terrestre) em solução.
• A amônia possui excelentes propriedades térmicas. As propriedades térmicas da amônia são comparáveis às da água, embora seu calor de vaporização seja aproximadamente metade do da água.
• A amônia tem baixa viscosidade. Tanto a amônia quanto a água têm viscosidades muito baixas, o que significa que ambas fluem livremente e permitem que os compostos dissolvidos se movam facilmente.
• A amônia tem uma tensão superficial mais fraca. A tensão superficial da amônia é aproximadamente um quarto do valor da água. Como resultado, a adsorção (que ajuda a concentrar biomoléculas na superfície da célula) e a ação capilar seriam menos eficazes na amônia do que na água.

Além de suas fraquezas como solvente vital, a amônia tem pelo menos dois outros problemas que precisamos considerar.

• A amônia é inflamável em oxigênio. Como a amônia reage fortemente com o oxigênio, a vida hipotética baseada em amônia quase certamente exigiria um ambiente livre de oxigênio.
• A amônia não se autoprotege contra a luz ultravioleta (UV). Quando a água é atingida por luz UV de alta energia, ela se dissocia em O2, que pode ser posteriormente transformado em ozônio (O₃). O ozônio absorve a luz UV, protegendo assim a água de novas dissociações. Em contraste, a amônia se dissocia em nitrogênio (N₂), que não oferece tal proteção.

A vida baseada em amônia líquida é uma possibilidade intrigante. De fato, a amônia se compara bem à água em muitos aspectos. Embora a amônia como solvente de vida não possa ser categoricamente descartada, ela apresenta uma série de problemas significativos que não podem ser ignorados. Temos certeza de que os fãs de Jornada nas Estrelas ficarão decepcionados ao saber que é improvável que andorianos (ou outras formas de vida baseadas em amônia) existam em qualquer lugar do universo.

Conclusão

O cosmólogo Carl Sagan foi um dos primeiros defensores da vida estranha. Ele rejeitou a noção de que a vida requer inerentemente carbono e água como uma forma de "chauvinismo". [1] Todavia, apenas dois anos antes de sua morte em 1996, ele admitiu:

Na verdade, focar em matéria orgânica e água líquida não é tão provinciano e chauvinista quanto pode parecer. Nenhum outro elemento químico se aproxima do carbono na variedade e complexidade dos compostos que pode formar; a água líquida fornece um meio excelente e estável no qual as moléculas orgânicas podem se dissolver e interagir (...) Por enquanto, porém, as formas de vida baseadas em carbono e água são as únicas que conhecemos ou podemos imaginar. [2]

Concordamos e argumentaríamos ainda, de uma perspectiva de design, que o design da vida reflete o trabalho de um Criador atencioso e extremamente inteligente.

Dr. John Millam
O Dr. John Millam recebeu seu doutorado em química teórica pela Rice University, em 1997, e atualmente atua como programador na Semichem em Kansas City.

Ken Klos
O Sr. Ken Klos recebeu seu mestrado em estudos ambientais pela Universidade da Flórida em 1971 e trabalhou como engenheiro ambiental/civil para o estado da Flórida.

Notas de Fim

1. Carl Sagan, Carl Sagan’s Cosmic Connection: An Extraterrestrial Perspective, produzido por Jerome Angel (Cambridge: Cambridge University Press, 2000), 41–49.
2. Carl Sagan, “The Search for Extraterrestrial Life”, Scientific American, outubro de 1994, 93.

________________________

Traduzido de Weird Life: Is Ammonia-Based Life Possible? (RTB)

Etiquetas:

origem da vida - química da vida - naturalismo - Argumento do Relojoeiro