Para que a vida se desenvolva em um planeta, certos elementos químicos são necessários em quantidades suficientes. Fósforo e nitrogênio são essenciais. O fósforo é vital para a formação do DNA e do RNA, que armazenam e transmitem informações genéticas, e para o equilíbrio energético das células. O nitrogênio é um componente essencial das proteínas, que são necessárias para a formação, estrutura e função das células. Sem esses dois elementos, nenhuma vida pode se desenvolver a partir da matéria inanimada.

Um estudo liderado por Craig Walton, pós-doutorando no Centro de Origem e Prevalência da Vida da ETH Zurich, e pela professora da ETH, Maria Schönbächler, demonstrou que é necessária uma quantidade suficiente de fósforo e nitrogênio para a formação do núcleo de um planeta. O estudo foi publicado na revista Nature Astronomy .

"Durante a formação do núcleo de um planeta, é necessário que haja a quantidade exata de oxigênio para que o fósforo e o nitrogênio permaneçam na superfície", explica Walton, autor principal do estudo. Foi exatamente isso que aconteceu com a Terra há cerca de 4,6 bilhões de anos — uma feliz coincidência química no universo. Essa descoberta pode influenciar a forma como os cientistas buscam vida em outros lugares do universo.

Quando os planetas se formam, eles se desenvolvem inicialmente a partir de rocha derretida. Um processo de separação ocorre durante esse período: metais pesados, como o ferro, afundam e formam o núcleo, enquanto metais mais leves formam o manto e, posteriormente, a crosta.

Se houver pouco oxigênio presente durante a formação do núcleo, o fósforo se fundirá com metais pesados, como o ferro, e migrará para o núcleo. Esse elemento, então, não estará mais disponível para o desenvolvimento da vida. Por outro lado, o excesso de oxigênio presente durante a formação do núcleo faz com que o fósforo permaneça no manto e o nitrogênio tenha maior probabilidade de escapar para a atmosfera, sendo, em última instância, perdido.

Walton e seus coautores demonstraram, por meio de inúmeras modelagens, que somente em uma faixa excepcionalmente estreita de condições de oxigênio em níveis médios — conhecida como zona habitável química — tanto o fósforo quanto o nitrogênio permanecerão no manto em quantidades suficientes.

"Nossos modelos mostram claramente que a Terra está precisamente dentro dessa faixa. Se tivéssemos um pouco mais ou um pouco menos de oxigênio durante a formação do núcleo, não haveria fósforo ou nitrogênio suficiente para o desenvolvimento da vida", diz Walton.

Os pesquisadores também demonstram que, durante a formação de outros planetas, como Marte , os níveis de oxigênio estavam fora dessa zona habitável. Isso resultou na falta de fósforo ou nitrogênio no manto do planeta.

As novas descobertas podem mudar a forma como os cientistas procuram vida em outros lugares do universo. Até agora, o foco era predominantemente na presença de água em um planeta. De acordo com Walton e Schönbächler, isso ainda é insuficiente.

A quantidade de oxigênio disponível durante a formação de um planeta pode significar que muitos planetas são quimicamente inadequados para a vida desde o início, mesmo que haja água presente e, de outra forma, pareçam ter as condições certas para a vida.

Esses pré-requisitos químicos para a vida podem ser medidos indiretamente por astrônomos, através da observação de outros sistemas solares com grandes telescópios. A quantidade de oxigênio presente em um sistema solar para a formação de planetas depende da composição química da estrela hospedeira. A estrutura química da estrela molda todo o sistema planetário ao seu redor, já que os planetas são compostos principalmente do mesmo material que sua estrela hospedeira.

Sistemas solares que diferem significativamente do nosso em termos de composição química não são, portanto, bons lugares para procurar vida em outros lugares do universo. "Isso torna a busca por vida em outros planetas muito mais específica. Devemos procurar sistemas solares com estrelas que se assemelhem ao nosso Sol", diz Walton.