Usando novas tecnologias acopladas ao telescópio GBT (Green Bank Telescope) do NSF (National Science Foundation) e em laboratório, investigadores descobriram um importante par de moléculas prebióticas no espaço interestelar. As descobertas indicam que algumas substâncias químicas, que são passos fundamentais no caminho para a vida, podem ter-se formado em grãos de poeira gelada flutuando entre as estrelas.

Os cientistas usaram o telescópio situado no estado americano da Virgínia Ocidental para estudar uma nuvem gigante de gás a cerca de 25.000 anos-luz da Terra, perto do centro da nossa Via Láctea. Os químicos encontrados na nuvem incluem uma molécula que se pensa seja percursor de um componente-chave do ADN e outro que pode ter desempenhado um papel na formação do aminoácido alanina.

Uma das moléculas recém-descobertas, denominada cianometanimina, é um passo no processo que os químicos pensam produzir adenina, uma das quatro nucleobases que formam os "degraus" na estrutura do ADN. A outra molécula, chamada etanamina, pensa-se que desempenhe um papel na formação da alanina, um dos 20 aminoácidos no código genético.

"A descoberta destas moléculas no espaço interestelar significa que os importantes blocos do ADN e dos aminoácidos podem 'semear' planetas recém-formados com os percursores químicos da vida," afirma Anthony Remijan, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory).

Em cada caso, as moléculas interestelares recém-descobertas são estágios intermédios, no processo de várias etapas químicas, que conduzem à molécula biológica final. Os detalhes dos processos não são ainda claros, mas as descobertas dão uma nova visão sobre onde estes processos ocorrem.

Anteriormente, os cientistas pensavam que esses processos tinham lugar no gás muito ténue entre as estrelas. As novas descobertas, no entanto, sugerem que as sequências de formação química destas moléculas não ocorreram em gás, mas nas superfícies de grãos de gelo no espaço interestelar.

"Precisamos de fazer mais experiências para melhor compreender como estas reacções funcionam, mas pode ser que alguns dos primeiros passos importantes na direcção destes químicos biológicos tenham ocorrido em minúsculos grãos de gelo," afirma Remijan.

As descobertas foram possíveis graças a novas tecnologias que aceleram o processo de identificação das "impressões digitais" dos químicos cósmicos. Cada molécula tem um conjunto específico de estados rotacionais que pode assumir. Quando muda de um estado para outro, uma determinada quantidade de energia ou é emitida ou absorvida, muitas vezes sob a forma de ondas de rádio em frequências específicas que podem ser observadas pelo GBT.

Novas técnicas laboratoriais permitiram aos astroquímicos medir os padrões característicos destas frequências rádio para moléculas específicas. Armados com estas informações, podem então fazer corresponder o padrão com os dados recebidos pelo telescópio. Os laboratórios da Universidade da Virginia e do Centro para Astrofísica Harvard-Smithsonian mediram emissões rádio da cianometanimina e da etanamina, e os padrões de frequência dessas moléculas foram então comparados com os dados publicamente disponíveis produzidos por um estudo feito com o GBT entre 2008 e 2011.

O estudo foi publicado na revista Astrophysical Journal Letters.

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Após grande parte dos lançamentos espaciais científicos, os investigadores esperam pacientemente durante meses à medida que os instrumentos a bordo são ligados um a um, lentamente trazidos para desempenho total, e testados para garantir que funcionam em plena capacidade. É um rito de passagem para qualquer novo satélite no espaço, e um calendário do género estava delineado para as sondas Van Allen da NASA quando foram lançadas a 30 de Agosto de 2012, com o objectivo de estudar duas cinturas gigantes de radiação que rodeiam a Terra.

Mas um grupo de cientistas da missão tentou mudar os planos. Pediram que o instrumento REPT (Relativistic Electron Proton Telescope) fosse ligado mais cedo - apenas três dias após o lançamento - a fim das suas observações coincidirem com outra missão chamada SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer), que estava no fim e em breve faria reentrada na atmosfera.

Foi uma decisão de sorte. Pouco antes do REPT ser ligado, a actividade solar enviou energia na direcção da Terra, que fez inchar as cinturas de radiação. O instrumento REPT trabalhou bem a partir do momento em que foi ligado a 1 de Setembro. Fez observações destas novas partículas presas nas cinturas, registando as suas altas energias e o aumento do tamanho das cinturas.

Nisto, aconteceu algo que ninguém tinha visto antes: as partículas assentaram numa nova configuração, mostrando uma cintura extra, uma terceira faixa que se estendia para o espaço. Poucos dias após o lançamento, as sondas Van Allen mostraram aos cientistas algo que iria reescrever livros.

"Ao quinto dia de operações do REPT, podíamos traçar as nossas observações e observar a formação de uma terceira cintura de radiações," afirma Shri Kanekal, cientista adjunto da missão das sondas Van Allen do Centro Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland, e co-autor de um artigo sobre estes resultados. "Começámos a pensar se haveria algo errado com os nossos instrumentos. Verificámos tudo, mas não havia nada de errado com eles. A terceira cintura persistiu lindamente, dia após dia, semana após semana, durante quatro semanas."

Os cientistas publicaram os seus resultados na edição de 28 de Fevereiro da revista Science. A Incorporação desta nova configuração nos seus modelos das cinturas de radiação, proporcionou aos cientistas novas pistas sobre as mudanças das configurações das cinturas - uma região que às vezes pode inchar dramaticamente em resposta à energia recebida do Sol, afectando satélites e naves espaciais ou constituindo potenciais ameaças ao voo espacial tripulado.

As Cinturas de Van Allen foram descobertas com os primeiros lançamentos de satélites em 1958 por James Van Allen. As missões subsequentes têm observado partes das cinturas - incluindo o SAMPEX, que observou as cinturas debaixo - mas o que causa tal variação dinâmica nas cinturas tem permanecido um pouco misterioso. De facto, tempestades solares semelhantes têm por vezes provocado efeitos completamente diferentes nas cinturas, outras vezes sem nenhumas mudanças.

As sondas Van Allen consistem de duas sondas idênticas com a missão de mapear esta região em grande detalhe, catalogando uma ampla gama de energias e partículas e acompanhando as inúmeras ondas magnéticas que pulsam na área, por vezes expelindo partículas até velocidades tão frenéticas que por vezes escapam completamente das cinturas.

"Nós temos muitos dados obtidos por missões como SAMPEX," afirma Daniel Baker, investigador principal do REPT, da Universidade do Colorado em Boulder, e o autor principal do artigo publicado na revista Science. "Mas nunca estivemos na própria garganta do acelerador, operando a algumas centenas de quilómetros acima da nossa cabeça, acelerando estas partículas até velocidades incríveis."

Nos seus primeiros seis meses em órbita, os instrumentos a bordo das sondas Van Allen trabalharam excepcionalmente bem e os cientistas estão entusiasmados com a "enxurrada" de observações enviadas com uma clareza sem precedentes. Esta é a primeira vez que os cientistas foram capazes de reunir um conjunto tão completo de dados sobre as cinturas, com a vantagem adicional de ter duas sondas separadas que podem mostrar melhor como os eventos varrem a área.

A descoberta de algo novo no espaço como esta terceira cintura de radiação tem mais implicações do que o simples conhecimento da possibilidade uma terceira cintura. Numa região do espaço que permanece tão misteriosa, quaisquer observações que ligam determinadas causas a certos efeitos acrescentam outra peça de informação ao puzzle.

Baker gosta de comparar as cinturas de radiação com os anéis de partículas num acelerador de física de partículas. Nos aceleradores, os campos magnéticos são usados para manter as partículas em órbita num círculo, enquanto as ondas de energia são usadas para acelerar as partículas a velocidades cada vez maiores. Nestes aceleradores, tudo tem de ser cuidadosamente sintonizado para o tamanho e forma do referido anel, e para as características de tais partículas. As Cinturas de Van Allen dependem de semelhante ajuste fino. Dado que os cientistas vêm os anéis somente em determinados lugares e em certos momentos, podem determinar apenas que partículas e ondas devem estar a causar esta geometria. Cada novo conjunto de observações ajuda a estreitar o campo ainda mais.

"Nós podemos proporcionar estas novas observações aos teóricos que modelam o que está a acontecer nas cinturas," afirma Kanekal. "A Natureza presenteia-nos este evento - que está lá, é um facto, não podemos argumentar que não existe. Porque é que a terceira cintura persiste por quatro semanas? Porque é que muda? Todas estas informações ensinam-nos mais sobre o espaço."

Os cientistas já têm teorias sobre que tipo de ondas varrem partículas na "zona" entre as primeiras duas cinturas. Agora, têm que elaborar modelos para encontrar quais as ondas que têm as características ideais para varrer partículas para uma nova cintura. Outra observação tantalizante para explorar reside no acompanhamento das causas da nova região: a 31 de Agosto de 2012, um longo filamento de material solar, que estava pairando na atmosfera do Sol, irrompeu para o espaço. Baker diz que este pode provocado a onda de choque que levou à formação do terceiro anel poucos dias depois. Além disso, a nova cintura foi virtualmente aniquilada quatro semanas após o seu aparecimento, por uma outra poderosa onda de choque interplanetária oriunda do Sol. A capacidade de observar tal evento em acção providencia ainda mais dados para as teorias das Cinturas de Van Allen.

Apesar dos 55 anos passados desde a descoberta das cinturas de radiação, há ainda muito por investigar e explicar, e poucos dias após o lançamento, as sondas Van Allen mostraram que as cinturas ainda são capazes de surpreender.

"Considero-nos muito felizardos," afirma Baker. "Ao ligar os nossos instrumentos desta maneira, tendo grande orgulho nos nossos engenheiros e com confiança de que os instrumentos trabalhariam imediatamente e com a cooperação do Sol para despoletar o sistema da maneira como despoletou - foi uma oportunidade extraordinária. Valida a importância desta missão e mostra quão importante é revisitar as Cinturas de Van Allen com novos olhos."

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