Cientistas desenvolveram um novo método para detectar oxigênio em atmosferas exoplanetas que podem acelerar a busca por vida.
Uma possível indicação de vida, ou bioassinatura, é a presença de oxigênio na atmosfera de um exoplaneta. O oxigênio é gerado pela vida na Terra quando organismos como plantas, algas e cianobactérias usam a fotossíntese para converter a luz solar em energia química.
O UC Riverside ajudou a desenvolver a nova técnica, que usará o Telescópio Espacial James Webb da NASA para detectar um forte sinal que as moléculas de oxigênio produzem quando colidem. Esse sinal poderia ajudar os cientistas a distinguir entre planetas vivos e não-vivos.
Como os exoplanetas, que orbitam outras estrelas além do Sol, estão tão distantes, os cientistas não podem procurar sinais de vida visitando esses mundos distantes. Em vez disso, eles precisam usar um telescópio de ponta como o Webb para ver o que há dentro da atmosfera dos exoplanetas.
“Antes do nosso trabalho, o oxigênio em níveis semelhantes aos da Terra era indetectável com Webb”, disse Thomas Fauchez, do Goddard Space Flight Center da NASA e principal autor do estudo. “Esse sinal de oxigênio é conhecido desde o início dos anos 80 pelos estudos atmosféricos da Terra, mas nunca foi estudado para pesquisas com exoplanetas”.
O astrobiólogo da UC Riverside, Edward Schwieterman, propôs originalmente uma maneira semelhante de detectar altas concentrações de oxigênio de processos inanimados e era um membro da equipe que desenvolveu essa técnica. O trabalho deles foi publicado hoje na revista Nature Astronomy.
“O oxigênio é uma das moléculas mais emocionantes a serem detectadas por causa de sua ligação com a vida, mas não sabemos se a vida é a única causa de oxigênio na atmosfera”, afirmou Schwieterman. “Essa técnica nos permitirá encontrar oxigênio em planetas vivos e mortos”.
Quando as moléculas de oxigênio colidem, elas impedem que partes do espectro da luz infravermelha sejam vistas por um telescópio. Examinando padrões sob essa luz, eles podem determinar a composição da atmosfera do planeta.
Schwieterman ajudou a equipe da NASA a calcular quanta luz seria bloqueada por essas colisões de oxigênio.
Curiosamente, alguns pesquisadores propõem que o oxigênio também pode fazer com que um exoplaneta pareça hospedar a vida quando não existe, porque pode se acumular na atmosfera de um planeta sem nenhuma atividade vital.
Se um exoplaneta estiver muito perto de sua estrela hospedeira ou receber muita luz, a atmosfera se tornará muito quente e saturada com vapor de água dos oceanos em evaporação. Essa água poderia então ser decomposta por forte radiação ultravioleta em hidrogênio e oxigênio atômicos. O hidrogênio, que é um átomo de luz, escapa para o espaço com muita facilidade, deixando o oxigênio para trás.
Com o tempo, esse processo pode causar a perda de oceanos inteiros ao criar uma atmosfera densa de oxigênio – mais uniforme do que a vida poderia ser produzida. Portanto, oxigênio abundante na atmosfera de um exoplaneta pode não necessariamente significar vida abundante, mas pode indicar um histórico de perda de água.
Schwieterman adverte que os astrônomos ainda não sabem ao certo quão amplo esse processo pode ser nos exoplanetas.
“É importante saber se e quantos planetas mortos geram oxigênio atmosférico, para que possamos reconhecer melhor quando um planeta está vivo ou não”, disse ele.
Schwieterman é um pesquisador visitante pós-doutorado na UCR que em breve começará como professor assistente de astrobiologia no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias.
A pesquisa recebeu financiamento do Sellers Exoplanet Environments Collaboration, de Goddard, que é financiado em parte pelo Modelo de Financiamento para Cientistas Internos da Divisão de Ciência Planetária da NASA. Este projeto também recebeu financiamento do programa de pesquisa e inovação Horizonte 2020 da União Européia, sob a ajuda de Marie Sklodowska-Curie Grant, da equipe Alternative Earths do Instituto de Astrobiologia da NASA e do Laboratório Planetário Virtual NExSS.
O Jamens Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. Ele permitirá que os cientistas resolvam mistérios em nosso sistema solar, olhem para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investiguem as estruturas e origens misteriosas de nosso universo e nosso lugar nele. .
Publicado em 07/01/2020
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