Os supertelescópios estão chegando, enormes observatórios terrestres e espaciais que nos permitem observar diretamente as atmosferas de mundos distantes. Sabemos que há vida na Terra, e nossa atmosfera conta a história, então podemos fazer a mesma coisa com planetas extra-solares? Acontece que, surgindo com uma única bioassinatura, um produto químico na atmosfera que diz a você que sim, absolutamente, há vida naquele mundo, é realmente difícil.
Eu tenho que admitir, eu tenho sido muito ruim por isso no passado. Em episódios antigos de Astronomy Cast e do Weekly Space Hangout, mesmo aqui no Guide to Space, eu disse que se pudéssemos apenas provar a atmosfera de um mundo distante, poderíamos dizer com convicção se há vida lá.
Apenas detecte ozônio na atmosfera, metano ou até poluição e você poderia dizer: "há vida lá". Bem, o futuro Fraser está aqui para corrigir o passado. Enquanto admiro seu entusiasmo ingênuo pela busca de alienígenas, acontece que, como sempre, as coisas serão mais difíceis do que pensávamos anteriormente.
Os astrobiólogos estão realmente lutando para descobrir uma única bioassinatura de arma de fumo que possa ser usada para dizer que há vida lá fora. E isso porque os processos naturais parecem ter maneiras inteligentes de nos enganar.
Quais são algumas das bioassinaturas em potencial, por que são problemáticas e o que é necessário para obter essa confirmação?
Vamos começar com um mundo perto de casa: Marte.
Por quase duas décadas, os astrônomos detectaram grandes nuvens de metano na atmosfera de Marte. Aqui na Terra, o metano vem de seres vivos, como bactérias e vacas peidantes. Além disso, o metano é facilmente decomposto pela luz solar, o que significa que esse não é o metano antigo que resta de bilhões de anos atrás. Algum processo em Marte é constante para reabastecê-lo.
Mas o que?
Bem, além da vida, o metano pode se formar naturalmente através do vulcanismo, quando as rochas interagem com a água aquecida.
A NASA tentou chegar ao fundo desta questão com os rovers Spirit e Opportunity, e esperava-se que o Curiosity tivesse as ferramentas a bordo para encontrar a fonte do metano.
Ao longo de vários meses, o Curiosity detectou um aumento de metano na superfície, mas até isso levou a uma controvérsia. Acontece que o veículo espacial carregava metano e poderia ter contaminado a área ao seu redor. Talvez o metano detectado tenha vindo de si mesmo. Também é possível que um meteorito rochoso tenha caído nas proximidades e liberado algum gás que contaminou os resultados.
A missão ExoMars da Agência Espacial Européia chegou a Marte em outubro de 2016. Embora o Schiaparelli Lander tenha sido destruído, o Trace Gas Orbiter sobreviveu à jornada e começou a mapear a atmosfera de Marte com mais detalhes, procurando lugares que pudessem liberar metano e assim por diante. até agora, não temos resultados conclusivos.
Em outras palavras, temos uma frota de orbitadores e pousadores em Marte, equipados com instrumentos projetados para farejar o menor cheiro de metano em Marte.
Há algumas dicas realmente intrigantes sobre como os níveis de metano em Marte parecem subir e descer com as estações do ano, indicando a vida, mas os astrobiólogos ainda não concordam.
Reivindicações extraordinárias exigem evidências extraordinárias e tudo isso.
Alguns telescópios já podem medir a atmosfera de planetas orbitando outras estrelas. Durante a última década, o Telescópio Espacial Spitzer da NASA tem mapeado as atmosferas de vários mundos. Por exemplo, aqui está um mapa do hot jupiter HD 189733b
. O lugar é péssimo, mas uau, para medir uma atmosfera, de outro planeta, que é espetacular.
Eles realizam esse feito medindo os produtos químicos da estrela enquanto o planeta passa na frente dela e depois medem quando não há planeta. Isso mostra quais produtos químicos o planeta está trazendo para a festa.
Eles também foram capazes de medir a atmosfera do HAT-P-26b, que é um mundo relativamente pequeno do tamanho de Netuno, orbitando uma estrela próxima, e ficaram surpresos ao encontrar vapor de água na atmosfera do planeta.
Isso significa que há vida? Onde quer que encontremos água na Terra, encontramos vida. Não, você pode obter água totalmente sem ter vida.
Quando for lançado em 2019, o Telescópio Espacial James Webb da NASA levará esse sensor atmosférico para o próximo nível, permitindo que os astrônomos estudem as atmosferas de muitos outros mundos com uma resolução muito maior.
Um dos primeiros alvos de Webb será o sistema TRAPPIST-1, com meia dúzia de planetas orbitando na zona habitável de uma estrela anã vermelha. Webb deve ser capaz de detectar ozônio, metano e outras bioassinaturas em potencial por toda a vida.
Então, o que será necessário para ver um mundo distante e saber com certeza que há vida lá?
O astrobiólogo John Lee Grenfell, do Centro Aeroespacial Alemão, criou recentemente um relatório, analisando todas as biosassinaturas exoplanetárias que poderiam estar por aí e as reviu quanto à probabilidade de serem uma indicação de vida em outro mundo.
O primeiro alvo será o oxigênio molecular, ou O2. Você está respirando agora. Bem, 21% de cada respiração, pelo menos. O oxigênio vai durar na atmosfera de outro mundo por milhares de anos sem uma fonte.
É produzido aqui na Terra por fotossíntese, mas se um mundo está sendo atingido por sua estrela e perdendo a atmosfera, o hidrogênio é lançado no espaço e o oxigênio molecular pode permanecer. Em outras palavras, você não pode ter certeza de qualquer maneira.
E o ozônio, também conhecido como O3? O2 é convertido em O3 através de um processo químico na atmosfera. Parece um bom candidato, mas o problema é que existem processos naturais que também podem produzir ozônio. Há uma camada de ozônio em Vênus, uma em Marte, e elas até foram detectadas em torno de luas geladas no Sistema Solar.
Há óxido nitroso, também conhecido como gás hilariante. É produzido como uma saída de bactérias no solo e ajuda a contribuir para o ciclo de nitrogênio da Terra. E há boas notícias: a Terra parece ser o único mundo no Sistema Solar que possui óxido nitroso em sua atmosfera.
Mas os cientistas também desenvolveram modelos de como esse produto químico poderia ter sido gerado no início da história da Terra, quando seu oceano rico em enxofre interagiu com o nitrogênio no planeta. De fato, tanto Vênus quanto Marte poderiam ter passado por um ciclo semelhante.
Em outras palavras, você pode estar vendo a vida ou um planeta jovem.
Depois, há o metano, o produto químico sobre o qual passamos tanto tempo falando. E como mencionei, há metano produzido pela vida aqui na Terra, mas também em Marte, e existem oceanos líquidos de metano em Titã.
Os astrobiólogos sugeriram outros hidrocarbonetos, como etano, isopreno, mas estes também têm seus próprios problemas.
E os poluentes emitidos pelas civilizações avançadas? Os astrobiólogos chamam isso de "assinaturas tecnológicas" e podem incluir coisas como clorofluorcarbonetos ou precipitação nuclear. Mas, novamente, esses produtos químicos seriam difíceis de detectar a anos-luz de distância.
Os astrônomos sugeriram que deveríamos procurar terras mortas, apenas para estabelecer uma linha de base. Esses seriam mundos localizados na zona habitável, mas claramente a vida nunca avançou. Apenas pedra, água e uma atmosfera não biologicamente criada.
O problema é que provavelmente também não conseguimos descobrir uma maneira de confirmar que um mundo está morto. Os tipos de produtos químicos que você espera ver na atmosfera, como o dióxido de carbono, podem ser absorvidos pelos oceanos, para que você nem consiga fazer uma confirmação negativa.
Um método pode nem mesmo envolver atmosferas de varredura. A vegetação aqui na Terra reflete de volta um comprimento de onda muito específico da luz na região de 700-750 nanômetros. Os astrobiólogos chamam isso de "borda vermelha", porque você verá um aumento de 5X na refletividade em comparação com outras superfícies.
Embora não tenhamos os telescópios para fazer isso hoje, existem algumas idéias realmente inteligentes, como observar como a luz de um planeta se reflete em uma lua próxima e analisar isso. Procurando por exoplaneta earthshine.
De fato, nos primórdios da história da Terra, teria parecido mais roxo por causa das bactérias arcaicas.
Há uma frota inteira de naves espaciais e observatórios terrestres sendo colocados online que nos ajudarão a avançar ainda mais nessa questão.
A missão Gaia da ESA vai mapear e caracterizar 1% das estrelas na Via Láctea, nos dizendo que tipos de estrelas existem, além de detectar milhares de planetas para observação adicional.
A Pesquisa Espacial de Exoplanetas em Trânsito, ou TESS, será lançada em 2018 e encontrará todos os exoplanetas em trânsito e maiores do tamanho da Terra em nosso bairro.
A missão PLATO 2 encontrará mundos rochosos na zona habitável, e James Webb poderá estudar suas atmosferas. Também conversamos sobre o enorme telescópio LUVOIR que poderia entrar em operação na década de 2030 e levar essas observações para o próximo nível.
E há muito mais observatórios espaciais e terrestres em andamento.
À medida que a próxima rodada de telescópios entra em operação, os que são capazes de medir diretamente a atmosfera de um mundo do tamanho da Terra orbitando outra estrela, os astrobiólogos estão lutando para encontrar uma biossinatura que forneça um sinal claro de que há vida lá.
Em vez de certeza, parece que teremos a mesma luta para entender o que estamos vendo. Os astrônomos discordarão entre si, desenvolvendo novas técnicas e novos instrumentos para responder a perguntas não resolvidas.
Vai demorar um pouco, e a incerteza será difícil de lidar. Mas lembre-se, esta é provavelmente a questão científica mais importante que alguém pode fazer: estamos sozinhos no universo?
Vale a pena esperar a resposta.
Fonte: John Lee Grenfell: Uma Revisão das Biosassinaturas Exoplanetárias.
Gorjeta de chapéu à Dra. Kimberly Cartier por me indicar este artigo. Acompanhe o trabalho dela na EOS Magazine.
