Encontrar oxigênio na atmosfera de um exoplaneta é uma pista de que a vida pode estar em ação. Na Terra, os organismos fotossintéticos absorvem dióxido de carbono, luz solar e água e produzem açúcares e amidos para energia. O oxigênio é o subproduto desse processo, então, se pudermos detectar oxigênio em outro lugar, isso gerará excitação.
Mas os pesquisadores também pressionaram a ideia de que o oxigênio na atmosfera de um exoplaneta indica vida. Só é evidência de vida se pudermos descartar outros caminhos que criaram o oxigênio.
Mas os cientistas não podem descartá-los.
A Terra está saturada de oxigênio. Compõe 46% da crosta e aproximadamente a mesma porcentagem do manto, e a atmosfera é cerca de 20% de oxigênio.
A presença de oxigênio decorre do Grande Evento de Oxigenação (GOE) cerca de dois bilhões de anos atrás. As cianobactérias antigas desenvolveram pigmentos que absorvem a luz solar e a usam na fotossíntese. O oxigênio é um resíduo da fotossíntese, e a vida teve alguns bilhões de anos para acumular oxigênio na atmosfera, manto e crosta.
Portanto, se os cientistas encontrarem oxigênio na atmosfera de um exoplaneta, isso indica fortemente que a vida pode estar em ação. A vida simples pode estar borbulhando nos oceanos do planeta, absorvendo a luz do sol e expelindo oxigênio.
Mas uma nova pesquisa identificou uma fonte de oxigênio que não depende da vida.
O artigo de pesquisa é “Produção de oxigênio molecular abiótico – via iônica do dióxido de enxofre”, publicado na Science Advances. O autor principal é Måns Wallner, estudante de doutorado em física na Universidade de Gotemburgo, na Suécia.
Os pesquisadores descobriram uma fonte abiótica de oxigênio que deriva do dióxido de enxofre. O enxofre não é raro em corpos celestes e, como os vulcões produzem enxofre e o bombeiam para a atmosfera, os exoplanetas vulcânicos terrestres podem ter oxigênio em suas atmosferas. E a vida não precisa estar envolvida.
Em vez disso, a radiação de alta energia de uma estrela pode ionizar a molécula de dióxido de enxofre. A fórmula do dióxido de enxofre é SO2 e, quando ionizado, a molécula se reorganiza. Torna-se um “sistema de dupla carga positiva”. Então tem uma forma linear com os dois átomos de oxigênio adjacentes um ao outro e o enxofre na outra extremidade. Isso é chamado de roaming, pois os átomos de oxigênio estão livres para flutuar em órbitas caóticas até se estabelecerem em novos compostos.
“Após a ionização dupla, dois dos elétrons ligados na molécula são ejetados e podem levar a mudanças no ângulo entre os átomos da molécula”, disse o principal autor Wallner em um comunicado de imprensa.
“Alternativamente, como crucial no presente caso, o roaming pode ocorrer, ou seja, os átomos trocam de lugar e a molécula assume uma forma totalmente nova”.
Mas os constituintes da molécula podem não se transformar em SO2 novamente. Em vez disso, o enxofre pode se desfazer e uma simples molécula de oxigênio carregada positivamente pode permanecer. Então a carga positiva pode ser neutralizada atraindo um elétron de outra molécula. O oxigênio molecular (O2) permanece e é vital para a vida na Terra.
Esse caminho para o oxigênio pode explicar parte do oxigênio que encontramos em outros lugares. Io, Ganimedes e Europa têm oxigênio em suas atmosferas, e o roaming pode ser a causa.
Io é um lugar vulcânico – o mundo mais vulcânico do Sistema Solar – então a vida é descartada lá. Ganimedes e Europa têm oceanos subterrâneos, então podem abrigar vida. Mas essa vida não pode construir uma atmosfera de oxigênio como a vida na Terra. Outra explicação é necessária para explicar o oxigênio encontrado nessas luas.
Essa via de oxigênio também pode acontecer na Terra, de acordo com os pesquisadores.
“Também sugerimos em nosso artigo que isso acontece naturalmente na Terra”, disse Raimund Feifel, coautor do artigo que relata as descobertas.
Essa via de formação de oxigênio iônico também pode funcionar para outras moléculas, e isso é o próximo para os pesquisadores. Eles querem saber se outras moléculas, como o disseleneto de carbono, são submetidas à dupla ionização.
“Queremos ver se isso também acontece, ou se foi apenas uma feliz coincidência com o dióxido de enxofre”, disse Feifel.
Outros pesquisadores abordaram fontes abióticas de O2. Um artigo de 2014 apresentou evidências de oxigênio molecular produzido a partir de CO2 quando exposto à luz UV de alta energia.
Em um artigo de 2015, pesquisadores japoneses mostraram que a luz ultravioleta próxima poderia produzir O2 em exoplanetas ao interagir com a água usando Titânia (dióxido de titânio) como catalisador.
Essas descobertas ajudam a explicar como a Terra tinha uma pequena quantidade de oxigênio em sua atmosfera antes do GOE. Como o oxigênio é tão reativo, deve ter havido uma fonte de reabastecimento, e essas vias podem ser responsáveis.
O Telescópio Espacial James Webb faz parte do pano de fundo desta pesquisa. Estudar atmosferas de exoplanetas é um dos objetivos científicos do telescópio e, com seus poderosos instrumentos infravermelhos, está pronto para revelar a composição química das atmosferas de exoplanetas.
Se encontrar oxigênio, haverá alguma excitação. Mas, como esta pesquisa nos mostra, há mais oxigênio do que vida.
Publicado em 19/10/2022 22h13
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