O FÓSFORO DA VIDA, NASCIDO ENTRE AS ESTRELAS

O fósforo é escasso no cosmos. Na atmosfera do Sol há cerca de 3 átomos de fósforo para cada 10 milhões de átomos de hidrogênio — aproximadamente cem vezes menos que átomos de enxofre. Mesmo assim, a vida não passa sem ele: os fosfatos são essenciais para o DNA e o RNA, portadores da informação genética, para o ATP e para os fosfolipídios.

Como o fósforo ficou disponível para a primeira química da vida ainda é uma questão em aberto. Uma pista citada pelos autores: grãos incomumente ricos em fósforo, diferentes dos de outros meteoritos, foram encontrados nas amostras trazidas do asteroide Ryugu — um indício de que rochas espaciais podem ter levado fósforo à Terra primitiva.

Uma lista curta de moléculas

Os radioastrônomos identificaram mais de 40 moléculas contendo enxofre no espaço interestelar. Para moléculas que ligam fósforo a carbono, a lista para em três: CP, CCP e HCP, todas encontradas nos envoltórios de estrelas antigas e ricas em carbono, além de uma detecção provisória. Os químicos propuseram muitos candidatos mais complexos, mas como eles se formam e são destruídos é pouco conhecido.

Nas nuvens difusas de gás, o fósforo existe principalmente como íon positivo, o P⁺. Uma reação parecia especialmente promissora: o P⁺ encontrando o acetileno (C₂H₂), uma molécula de carbono comum. Sua única medição data de 1989–1990, à temperatura ambiente, e os bancos de dados de astroquímica simplesmente supõem a mesma taxa em qualquer temperatura. Um cálculo de 2012, por sua vez, previa uma taxa dez vezes menor. Algo não batia.

Íons encontram acetileno no SOLEIL

Matteo Michielan, Daniela Ascenzi (Universidade de Trento, Itália), Alexandre Zanchet (CSIC, Madri) e colegas na França, na Espanha e na Tchéquia voltaram ao laboratório. No síncrotron SOLEIL, perto de Paris, eles produziram íons de fósforo quebrando moléculas de tricloreto de fósforo com luz ultravioleta, escolhendo a energia com cuidado para que só se formassem íons em seu estado de menor energia — uma escolha que verificaram com uma reação de teste separada.

Depois, guiaram os íons através de uma célula com acetileno a pressão muito baixa, de modo que cada íon colidisse no máximo uma vez, e contaram os produtos com espectrômetros de massa, a energias de colisão de 0,1 a 10 elétron-volts. Cálculos de química quântica e um modelo aprimorado de como os dois parceiros se atraem completaram o quadro.

Um produto domina

Em baixa energia:

• 99% das reações produzem o íon HCCP⁺ mais um átomo de hidrogênio;
• 1% produz CCP⁺ mais uma molécula de hidrogênio — dez vezes mais do que o cálculo de 2012 previa.

O canal do CCP⁺ nem deveria estar aberto para íons em seu estado magnético de “spin” habitual. Sua presença mostra que o par em colisão consegue inverter o spin durante o encontro, um processo chamado cruzamento intersistemas. Os autores explicam isso por complexos fracamente ligados que duram o suficiente para a inversão acontecer — ainda mais em baixa energia.

Um terceiro produto relatado em 1989–1990, uma molécula combinada, nunca apareceu. A equipe o atribui à pressão mais alta da técnica antiga e não espera encontrá-lo no espaço.

Mais rápida no frio

Convertendo as medições em taxas de reação de 10 a 5.000 kelvins, eles encontram 1,1 × 10⁻⁹ cm³ por segundo à temperatura ambiente — perto do valor antigo —, mas uma taxa que aumenta à medida que a temperatura cai, chegando a 1,3 × 10⁻⁹ a 10 kelvins, em vez do valor constante usado até agora. O motivo: a distribuição alongada de carga elétrica do acetileno atrai o íon com mais força do que o modelo padrão supõe. Eles fornecem as fórmulas prontas para entrar nos bancos de dados de astroquímica.

Em torno de uma velha estrela de carbono

A equipe incluiu a reação num modelo químico de IRC +10216, uma estrela evoluída e rica em carbono, cercada por um envoltório onde várias moléculas de fósforo foram detectadas. Os íons de fósforo vivem sobretudo nas camadas externas, o acetileno nas internas, mas eles se sobrepõem a cerca de 3 × 10¹⁶ centímetros da estrela. Ali, a reação se torna a principal porta de entrada para os íons que contêm fósforo e a principal fonte de HCCP⁺. Nas nuvens interestelares, o HCCP⁺ capturando um elétron poderia então gerar CP e CCP — duas das três moléculas já vistas.

O modelo prevê HCCP⁺ e CCP⁺ em quantidades comparáveis. Verificar isso exigirá que telescópios os encontrem — e, antes, medições de laboratório de suas assinaturas de rádio, que, até onde os autores sabem, nunca foram feitas.