Em nossa busca por vida extraterrestre, tendemos a olhar para exoplanetas semelhantes à Terra “convencionais”, em busca de atmosferas para bioassinaturas reconhecíveis. Afinal, isso faz sentido, só temos uma amostra de um planeta que hospeda vida no universo. Ainda assim, pode ser inteligente também olhar para indicadores diferentes, já que a vida alienígena pode usar uma química diferente da nossa. Em um novo estudo, os cientistas argumentam para ampliar nossa pesquisa. O professor de Geociências Planetárias, David Rothery, explora o tópico neste artigo.
A primeira vez que encontrarmos evidências de vida em um planeta orbitando outra estrela (um exoplaneta), provavelmente será analisando os gases em sua atmosfera. Com o aumento do número de planetas semelhantes à Terra conhecidos, em breve poderemos descobrir gases na atmosfera de um exoplaneta que estão associados à vida na Terra.
Mas e se a vida alienígena usar uma química um pouco diferente da nossa? Um novo estudo, publicado na Nature Astronomy, argumenta que nossas melhores chances de usar atmosferas para encontrar evidências de vida é ampliar nossa pesquisa de focar em planetas como o nosso para incluir aqueles com uma atmosfera de hidrogênio.
Podemos sondar a atmosfera de um exoplaneta quando ele passa na frente de sua estrela. Quando esse trânsito acontece, a luz da estrela tem que passar pela atmosfera do planeta para chegar até nós e parte dela é absorvida no caminho. Olhando para o espectro da estrela – sua luz dividida de acordo com seu comprimento de onda – e descobrir qual luz está faltando por causa do trânsito, revela em quais gases a atmosfera consiste. Documentar atmosferas de exoplanetas é um dos objetivos do muito adiado Telescópio Espacial James Webb.
Se encontrássemos uma atmosfera com uma mistura química diferente da que esperaríamos, uma das explicações mais simples seria que ela é mantida dessa forma por processos vivos. Esse é o caso na Terra. A atmosfera do nosso planeta contém metano (CH?), que reage naturalmente com o oxigênio para produzir dióxido de carbono. Mas o metano é mantido complementado por processos biológicos.
Outra maneira de ver isso é que o oxigênio não estaria lá se não tivesse sido liberado do dióxido de carbono por micróbios fotossintéticos durante o chamado grande evento de oxigenação que começou cerca de 2,4 bilhões de anos atrás.
Olhe além das atmosferas de oxigênio
Os autores do novo estudo argumentam que devemos começar a investigar mundos maiores do que a Terra, cujas atmosferas são dominadas por hidrogênio. Eles podem não ter nenhum oxigênio livre, porque o hidrogênio e o oxigênio formam uma mistura altamente inflamável.
O hidrogênio é a mais leve de todas as moléculas e escapa facilmente para o espaço. Para um planeta rochoso ter gravidade forte o suficiente para se manter em uma atmosfera de hidrogênio, ele precisa ser uma “super-Terra” com uma massa entre cerca de duas e dez vezes a da Terra. O hidrogênio pode ter sido capturado diretamente da nuvem de gás onde o planeta cresceu ou ter sido liberado posteriormente por uma reação química entre o ferro e a água.
A densidade de uma atmosfera dominada por hidrogênio diminui cerca de 14 vezes menos rapidamente quanto mais alto você sobe do que em uma atmosfera dominada por nitrogênio como a da Terra. Isso cria um envelope 14 vezes maior de atmosfera ao redor do planeta, tornando mais fácil localizar os dados espectrais. As dimensões maiores também melhorariam nossas chances de observar tal atmosfera por imagens diretas com um telescópio óptico.
Respiração de hidrogênio no laboratório
Os autores realizaram experimentos de laboratório nos quais demonstraram que a bactéria E. coli (dos quais bilhões vivem em seus intestinos) pode sobreviver e se multiplicar sob uma atmosfera de hidrogênio na ausência total de qualquer oxigênio. Eles demonstraram o mesmo para uma variedade de leveduras.
Embora isso seja interessante, não acrescenta muito peso ao argumento de que a vida poderia florescer sob uma atmosfera de hidrogênio. Já sabemos de muitos micróbios dentro da crosta terrestre que sobrevivem metabolizando o hidrogênio, e há até um organismo multicelular que passa toda a sua vida em uma zona livre de oxigênio no fundo do Mediterrâneo.
A atmosfera da Terra, que começou sem oxigênio, provavelmente nunca teve mais de 1% de hidrogênio. Mas o início da vida pode ter tido que metabolizar reagindo hidrogênio com carbono para formar metano, em vez de reagir oxigênio com carbono para formar dióxido de carbono, como os humanos fazem.
Gases de biosignatura
O estudo fez uma descoberta importante. Os pesquisadores demonstraram que existe uma ?diversidade surpreendente? de dezenas de gases produzidos por produtos da E. coli que vivem sob o hidrogênio. Muitos deles, como dimetilsilfeto, sulfeto de carbonila e isopreno, podem ser “bioassinaturas” detectáveis em uma atmosfera de hidrogênio. Isso aumenta nossas chances de reconhecer sinais de vida em um exoplaneta – você tem que saber o que procurar.
Dito isso, os processos metabólicos que usam hidrogênio são menos eficientes do que aqueles que usam oxigênio. No entanto, a vida de respiração de hidrogênio já é um conceito estabelecido no que diz respeito aos astrobiólogos. Pessoas que respiram hidrogênio sencientes até fizeram aparições em algumas ficções científicas de base racional, como os romances Uplift de David Brin.
Os autores do novo estudo também apontam que o hidrogênio molecular em concentração suficiente pode atuar como um gás de efeito estufa. Isso poderia manter a superfície de um planeta quente o suficiente para a água líquida e, portanto, a vida na superfície, mais longe de sua estrela do que seria o caso.
Os autores evitam considerar as chances de encontrar vida em planetas gigantes de gás como Júpiter. Mesmo assim, ao expandir o conjunto de mundos habitáveis para incluir super-Terras com atmosferas ricas em hidrogênio, eles potencialmente dobraram o número de corpos que poderíamos sondar para encontrar os primeiros indescritíveis sinais de vida extraterrestre.
Publicado em 27/11/2021 18h13
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