Na caça pela vida em outros mundos, astrônomos vasculham planetas que estão a anos-luz de distância. Eles precisam de maneiras de identificar a vida de longe – mas o que conta como boa evidência?
Nosso próprio planeta fornece alguma inspiração. Os micróbios enchem o ar com metano; plantas fotossintetizantes expelem oxigênio. Talvez esses gases possam ser encontrados onde quer que a vida tenha se estabelecido.
Mas em mundos muito diferentes dos nossos, sinais putativos de vida podem ser estimulados por processos não biológicos. Para conhecer um sinal verdadeiro quando você o vê, diz o astrônomo Kevin France, da Universidade do Colorado, em Boulder, é preciso olhar além do próprio planeta, até a brilhante estrela que ele orbita.
Para este fim, a França e sua equipe projetaram a missão SISTINE. Voando em um foguete de sonda para um vôo de 15 minutos, ele observará estrelas distantes para ajudar a interpretar sinais de vida nos planetas que os orbitam. A missão será lançada no White Sands Missile Range, no Novo México, nas primeiras horas da manhã de 5 de agosto de 2019.
Quando a terra é um mau exemplo
Pouco depois de a Terra ter se formado há 4,6 bilhões de anos, ela foi envolvida por uma atmosfera nociva. Vulcões expeliram metano e enxofre. O ar apresentava até 200 vezes mais dióxido de carbono do que os níveis atuais.
Não foi por mais um bilhão e meio de anos que o oxigênio molecular, que contém dois átomos de oxigênio, entrou em cena. Era um resíduo, descartado por bactérias antigas através da fotossíntese. Mas deu o pontapé inicial ao que ficou conhecido como o Grande Evento de Oxidação, alterando permanentemente a atmosfera da Terra e abrindo caminho para formas de vida mais complexas.
“Não teríamos grandes quantidades de oxigênio em nossa atmosfera se não tivéssemos essa vida superficial”, disse France.
O oxigênio é conhecido como um biomarcador: um composto químico associado à vida. Sua presença na atmosfera da Terra sugere as formas de vida à espreita abaixo. Mas, como modelos de computador sofisticados já mostraram, os biomarcadores na Terra nem sempre são tão confiáveis ??para exoplanetas, ou planetas que orbitam estrelas em outras partes do universo.
A França aponta para estrelas anãs M para fazer este caso. Menores e mais frios que o nosso Sol, os M-anões representam quase três quartos da população estelar da Via Láctea. Para entender os exoplanetas que os orbitam, os cientistas simularam planetas do tamanho da Terra circulando anãs-M. Diferenças da Terra surgiram rapidamente.
M-anãs geram luz ultravioleta intensa. Quando aquela luz atingiu o simulado planeta semelhante à Terra, ela arrancou o carbono do dióxido de carbono, deixando para trás oxigênio molecular livre. A luz UV também quebrou moléculas de vapor de água, liberando átomos de oxigênio simples. As atmosferas criavam oxigênio – mas sem vida.
“Nós chamamos esses biomarcadores falso-positivos”, disse France. “Você pode produzir oxigênio em um planeta parecido com a Terra através da fotoquímica sozinho”.
Os baixos níveis de oxigênio da Terra sem vida eram uma espécie de derrame – graças, em parte, à nossa interação com o Sol. Sistemas de exoplanetas com estrelas diferentes podem ser diferentes. “Se achamos que entendemos a atmosfera de um planeta, mas não entendemos a estrela que orbita, provavelmente vamos errar”, disse France.
Para conhecer um planeta, estude sua estrela
A França e sua equipe projetaram o SISTINE para entender melhor as estrelas hospedeiras e seus efeitos nas atmosferas de exoplanetas. Abreviação de Espectrógrafo de Imagem Suborbitária para a Irradiação da Região de Transição das Estrelas hospedeiras do Exoplaneta, o SISTINE mede a radiação de alta energia dessas estrelas. Com o conhecimento sobre os espectros das estrelas hospedeiras, os cientistas podem distinguir melhor os biomarcadores verdadeiros dos falsos positivos em seus planetas em órbita.
Para fazer essas medições, o SISTINE usa um espectrógrafo, um instrumento que separa a luz em suas partes componentes.
“Os espectros são como impressões digitais”, disse Jane Rigby, astrofísica do Centro Goddard de Voos Espaciais da NASA em Greenbelt, Maryland, que usa a metodologia. “É assim que descobrimos de que coisas são feitas, tanto em nosso planeta quanto quando olhamos para o universo.”
O SISTINE mede espectros em comprimentos de onda de 100 a 160 nanômetros, uma faixa de luz UV distante que, entre outras coisas, pode criar oxigênio, possivelmente gerando um falso-positivo. A emissão de luz nessa faixa varia de acordo com a massa da estrela – o que significa que as estrelas de diferentes massas serão quase certamente diferentes do nosso Sol.
O SISTINE também pode medir explosões, ou explosões estelares brilhantes, que liberam doses intensas de luz ultravioleta de uma só vez. Flares freqüentes podem transformar um ambiente habitável em um ambiente letal.
A missão SISTINE voará em um foguete de som Black Brant IX. Foguetes de sonda fazem vôos curtos e direcionados para o espaço antes de voltar para a Terra; O voo da SISTINE dá cerca de cinco minutos para observar o tempo. Apesar de breve, o SISTINE pode ver estrelas em comprimentos de onda inacessíveis a observatórios como o Telescópio Espacial Hubble.
Dois lançamentos estão programados. O primeiro, de White Sands, em agosto, calibrará o instrumento. SISTINE voará 174 milhas acima da superfície da Terra para observar a NGC 6826, uma nuvem de gás que cerca uma estrela anã branca localizada a cerca de 2.000 anos-luz de distância na constelação de Cygnus. A NGC 6826 é brilhante em luz UV e mostra linhas espectrais nítidas – um alvo claro para verificar seu equipamento.
Após a calibração, o segundo lançamento seguirá em 2020 a partir do Centro Espacial de Arnhem em Nhulunbuy, Austrália. Lá eles observarão os espectros UV de Alpha Centauri A e B, as duas maiores estrelas do sistema Alpha Centauri de três estrelas. A 4,37 anos-luz de distância, essas estrelas são nossos vizinhos estelares mais próximos e principais alvos para observações de exoplanetas. (O sistema é o lar de Proxima Centauri B, o exoplaneta mais próximo da Terra.)
Testando Nova Tecnologia
As observações do SISTINE e a tecnologia usada para adquiri-las são projetadas com missões futuras em mente.
Um deles é o Telescópio Espacial James Webb da NASA, atualmente previsto para ser lançado em 2021. O observatório do espaço profundo será visível para a luz infravermelha média – útil para detectar exoplanetas orbitando M-anões. As observações do SISTINE podem ajudar os cientistas a entender a luz dessas estrelas em comprimentos de onda que Webb não pode ver.
O SISTINE também transporta novas placas detectoras UV e novos revestimentos óticos em seus espelhos, projetados para ajudá-los a refletir melhor em vez de absorver a extrema luz UV. Voar com essa tecnologia no SISTINE ajuda a testá-los para os futuros telescópios espaciais UV / óticos da NASA.
Capturando espectros estelares e tecnologia avançada para missões futuras, o SISTINE liga o que sabemos com o que ainda precisamos aprender. É quando o trabalho real começa. “Nosso trabalho como astrônomos é juntar esses diferentes conjuntos de dados para contar uma história completa”, disse Rigby.
Publicado em 03/08/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-08-starlight-life.html
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