Quatro métodos que o James Webb usa na procura de vida ET

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NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez

Sensação de artista do Telescópio Espacial James Webb no Espaço

O estudo de exoplanetas, mundos que orbitam outras estrelas além do nosso Sol, está a ser transformado pelo novo Telescópio Espacial James Webb (JWST).

Em breve, obteremos a nossa primeira visão das condições em mundos rochosos, potencialmente semelhantes à Terreno, além do nosso sistema solar. Um desses mundos distantes pode hospedar vida. Mas poderíamos detectá-la?

Podemos ser capazes de detetar sinais de vida na constituição da atmosfera do planeta. Podemos usar uma técnica chamada espectroscopia de transmissão – que divide a luz por seu comprimento de vaga – para procurar traços de diferentes gases na luz das estrelas à medida que ela passa pela atmosfera de um planeta.

Alguns gases que absorvem a luz das estrelas podem indicar a presença de vida no planeta. Chamamos a isso de bioassinaturas.

1. Oxigénio e ozono

O oxigénio é provavelmente a bioassinatura mais óbvia. As vegetais produzem-no, nós respiramo-lo e o registo das rochas mostra que os níveis na atmosfera da Terreno mudaram drasticamente à medida que a vida evoluiu. O oxigénio que respiramos é O2, dois átomos de oxigénio unidos. Mas outra forma de oxigénio, O3 ou ozono, também pode ser observada com JWST.

Logo, se detetássemos um ou ambos os gases, estaria o trabalho feito? Infelizmente não. Outro cenário que poderia produzir grandes quantidades de oxigénio atmosférico é um planeta a passar por um “efeito estufa descontrolado”.

Quando um planeta está quente o suficiente para que seu o oceano de chuva evapore, o vapor de chuva resultante na atmosfera contribui para um efeito de estufa – sobreaquecendo o planeta até níveis que não são compatíveis com a vida – em um ciclo de feedback.

Eventualmente, o planeta fica quente o suficiente para as moléculas de chuva se separarem em hidrogénio e oxigénio. As moléculas de hidrogénio são leves e podem mover-se rápido o suficiente para evadir facilmente da sisudez do planeta, enquanto o oxigénio mais lento tende a permanecer por perto, pronto para ser detetado e enganar os astrónomos desprevenidos.

2. Fosfina e amónia

O foco atual da procura por vida pode estar principalmente nos exoplanetas, mas também houve desenvolvimentos recentes mais próximos de lar. A fosfina – um gás que ocorre naturalmente em atmosferas dominadas por hidrogrénio, porquê as dos gigantes gasosos Júpiter e Saturno – foi recentemente detectada na atmosfera de Vénus. Curiosamente, a fosfina é considerada uma potencial bioassinatura.

Na Terreno, a fosfina é produzida por microorganismos, por exemplo, no trato intestinal dos animais. Se não houver vida, não esperaríamos que a fosfina ocorresse em grandes quantidades em atmosferas semelhantes a Vénus, dominadas pelo dióxido de carbono. Dito isto, ainda não podemos descartar outras fontes de fosfina em Vénus.

A amónia fétida é outra potencial bioassinatura, também produzido por animais na Terreno. Porquê a fosfina, é preponderante em planetas gigantes gasosos, mas não se espera que ocorra em mundos rochosos na exiguidade de vida.

No entanto, detetar fosfina ou amónia na atmosfera de um exoplaneta distante provavelmente será um repto. Ambos atingem pequenas concentrações de unicamente algumas partes por milénio milhão na Terreno. Logo, a menos que os nossos potenciais extraterrestres sejam muito mais mal-cheirosos do que os animais da Terreno, provavelmente não os veremos tão cedo.

3. Metano mais dióxido de carbono

Gases individuais que são bioassinaturas inequívocas são poucos e distantes entre si, logo talvez seja melhor procurar uma combinação vencedora se quisermos detetar vida. Grandes quantidades de metano, produzidas por animais que se peidam na Terreno, mais dióxido de carbono, seriam um bom vestígio de que um pouco está a ocorrer.

Se houver oxigénio suficiente disponível, o carbono prefere permanecer com oxigénio porquê dióxido de carbono (CO2, um corpúsculo de carbono e dois átomos de oxigénio), em vez de formar metano (CH4, um corpúsculo de carbono e quatro átomos de hidrogénio).

Num envolvente rico em oxigénio, qualquer carbono que se encontre numa molécula de metano rapidamente abandona os seus companheiros de hidrogénio em obséquio de alguns oxigénio sobressalentes.

Portanto, ver muito metano e dióxido de carbono a coexistir sugere que um pouco – talvez bactérias – está continuamente a produzir metano.

4. Desequilíbrios químicos

Podemos utilizar o argumento supra a qualquer combinação de gases que não deveriam coexistir alegremente. A vida interrompe o estabilidade químico do seu envolvente porque usa reações químicas para gerar vigor.

Na Terreno, o oxigénio é transformado em dióxido de carbono, mas num tipo dissemelhante de atmosfera, com diferentes produtos químicos disponíveis, a vida usaria outros processos para atingir o mesmo objetivo.

Bactérias produtoras de metano que vivem em torno de fontes hidrotermais nas profundezas dos oceanos da Terreno, por exemplo, recolhem vigor química de minerais e compostos químicos. Procurar desequilíbrios permite-nos ter a mente ensejo sobre porquê seria a vida em outros lugares.

O que acontece se detetarmos sinais de vida estranho?

O JWST já está a superar as nossas expectativas nas observações da atmosfera de exoplanetas. Por mais poderoso que seja, no entanto, os planetas rochosos com temperaturas amenas e atmosferas dominadas por nitrogénio ou dióxido de carbono ainda serão um repto para estudar com a espectroscopia de transmissão. Os sinais que esperamos desses planetas são muito mais fracos do que aqueles que observamos com sucesso em atmosferas gigantes de gás quente.

Se tivermos a sorte de observar gases que absorvem a luz das estrelas na atmosfera de um exoplaneta rochoso – TRAPPIST-1e, por exemplo – ainda temos que medir quanto desses gases estão presentes para tirar conclusões significativas. Isso não é simples, pois os sinais podem sobrepor-se e precisam de ser cuidadosamente desembaraçados.

Mesmo se detetarmos e medirmos com precisão um dos nossos possíveis gases de bioassinatura, não podemos declarar que detetamos vida estranho. O JWST está unicamente a penetrar um novo e rico laboratório de atmosferas planetárias e, à medida que exploramos, sem incerteza, descobriremos que muitas das nossas suposições anteriores estão erradas.

Tirar conclusões precipitadas sobre alienígenas todas as vezes que encontramos um pouco incomum seria prematuro. Uma deteção de uma bioassinatura com o JWST seria uma dica interessante, com a promessa de muito mais trabalho a ser feito.

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