A tecnologia do telescópio está avançando rapidamente, à medida que instrumentos cada vez maiores são construídos. Se houver vida lá, vamos reconhecê-la? Pesquisadores do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian e da NASA desenvolveram uma lista de épocas na história da atmosfera da Terra que poderiam ser visíveis através deste instrumento; desde os primeiros tempos em que a vida emergiu para nossa atual atmosfera abundante de oxigênio / nitrogênio.
É apenas uma questão de tempo até que os astrônomos encontrem um planeta do tamanho da Terra orbitando uma estrela distante. Quando o fazem, as primeiras perguntas que as pessoas fazem são: É habitável? E ainda mais importante, já existe vida nela? Para pistas sobre as respostas, os cientistas estão olhando para o seu planeta natal, a Terra.
As astrônomos Lisa Kaltenegger, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e Wesley Traub, do Jet Propulsion Laboratory da NASA e CfA, propõem o uso da história atmosférica da Terra para entender outros planetas.
"Bons planetas são difíceis de encontrar", disse Kaltenegger. "Nosso trabalho fornece as indicações que os astrônomos procurarão ao examinar mundos verdadeiramente semelhantes à Terra."
Os registros geológicos mostram que a atmosfera da Terra mudou drasticamente nos últimos 4,5 bilhões de anos, em parte por causa das formas de vida em desenvolvimento em nosso planeta. Ao mapear os gases que compunham a atmosfera da Terra durante sua história, Kaltenegger e Traub propõem que, procurando composição semelhante da atmosfera em outros mundos, os cientistas possam determinar se esse planeta possui vida e, nesse caso, o estágio evolutivo da vida. O trabalho de pesquisa que descreve seu trabalho está disponível online em http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Até a presente data, todos os planetas extra-solares foram estudados indiretamente, por exemplo, monitorando a maneira como uma estrela hospedeira oscila à medida que a gravidade do planeta a puxa. Apenas quatro planetas extra-solares foram detectados diretamente e são mundos enormes do tamanho de Júpiter. A atmosfera de um desses mundos foi detectada por outro cientista da CfA, David Charbonneau, usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA. A próxima geração de missões espaciais, como o Localizador de Planetas Terrestres da NASA e o Darwin da ESA, poderá estudar diretamente mundos próximos do tamanho da Terra.
Os astrônomos querem particularmente observar os espectros visíveis e infravermelhos dos planetas terrestres distantes para aprender sobre suas atmosferas. Gases específicos deixam assinaturas no espectro de um planeta, como impressões digitais ou marcadores de DNA. Ao identificar essas impressões digitais, os pesquisadores podem aprender sobre a composição de uma atmosfera e até deduzir a presença de nuvens.
Hoje, a atmosfera da Terra consiste em cerca de três quartos de nitrogênio e um quarto de oxigênio, com uma pequena porcentagem de outros gases como dióxido de carbono e metano. Mas quatro bilhões de anos atrás, não havia oxigênio presente. A atmosfera da Terra evoluiu através de seis épocas distintas, cada uma caracterizada por uma mistura específica de gases. Usando um código de computador desenvolvido pelo colega Traub e Ken Jucks da CfA, Kaltenegger e Traub modelaram cada uma das seis épocas da Terra para determinar quais impressões digitais espectrais seriam vistas por um observador distante.
"Ao estudar o passado da Terra, podemos aprender sobre o estado atual de outros mundos", explicou Traub. "Se um planeta extra-solar for encontrado com um espectro semelhante a um de nossos modelos, poderemos potencialmente caracterizar o estado geológico desse planeta, sua habitabilidade e o grau em que a vida evoluiu nele".
Para entender melhor esses períodos, ou "épocas", e colocá-los em perspectiva, pode-se dimensionar a história de 4,5 bilhões de anos da Terra para um ano, anexando datas a partir de 1º de janeiro - a data em que a Terra se formou.
EPOCH 0 - 12 de fevereiro
Na época 0 (3,9 bilhões de anos atrás), a jovem Terra possuía uma atmosfera turbulenta e úmida composta principalmente de nitrogênio, dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio. Os dias eram mais curtos e o Sol estava mais escuro, brilhando como uma esfera vermelha no nosso céu cor de tijolo laranja. O único oceano que cobria todo o planeta era um marrom lamacento que absorveu o bombardeio dos meteoros e cometas que chegavam. O dióxido de carbono ajudou a aquecer o mundo, uma vez que o bebê Sun era um terço menos luminoso do que hoje. Embora nenhum fóssil tenha sobrevivido nesse período, as assinaturas isotópicas da vida podem ter sido deixadas para trás nas rochas da Groenlândia.
EPOCH 1 - 17 de março
Cerca de 3,5 bilhões de anos atrás (época 1), a paisagem do planeta apresentava cadeias de ilhas vulcânicas saindo do vasto oceano global. A primeira vida na Terra foram bactérias anaeróbicas - bactérias que poderiam viver sem oxigênio. Essas bactérias bombearam grandes quantidades de metano na atmosfera do planeta, alterando-o de maneiras detectáveis. Se bactérias semelhantes existirem em outro planeta, missões futuras como TPF e Darwin poderão detectar suas impressões digitais na atmosfera.
EPOCH 2 - 5 de junho
Cerca de 2,4 bilhões de anos atrás (época 2), a atmosfera atingiu sua concentração máxima de metano. Os gases dominantes foram nitrogênio, dióxido de carbono e metano. As massas continentais estavam começando a se formar. As algas verdes azuis começaram a bombear grandes quantidades de oxigênio na atmosfera. Grandes mudanças estavam prestes a acontecer.
"Lamento dizer os primeiros sinais de E.T. provavelmente não será uma transmissão de rádio ou TV; em vez disso, poderia ser oxigênio de algas ”, lamentou Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16 de julho
Dois bilhões de anos atrás (Epoch 3), esses primeiros organismos fotossintéticos alteraram permanentemente o equilíbrio da atmosfera - eles produziram oxigênio, um gás altamente reativo que eliminou grande parte do metano e dióxido de carbono, além de sufocar as bactérias anaeróbias produtoras de metano. Ao fazer isso, a atmosfera do planeta ganhou seu primeiro oxigênio livre. A paisagem agora era plana e úmida. Com os vulcões fumando ao longe, piscinas coloridas de espuma marrom-esverdeada criavam um brilho na água fedorenta. A revolução do oxigênio estava totalmente em andamento.
“A introdução de oxigênio foi catastrófica para a vida dominante na Terra naquela época; envenenou - disse Traub. "Mas, ao mesmo tempo, tornou possível a vida multicelular, incluindo a vida humana."
EPOCH 4 - 13 de outubro
Há 800 milhões de anos, a Terra entrou na Época 4, com aumentos contínuos nos níveis de oxigênio. Esse período coincide com o que agora é conhecido como "Explosão Cambriana". A partir de 550 a 500 milhões de anos atrás, o Período Cambriano é um marco importante na história da vida na Terra: é o momento em que os principais grupos de animais aparecem pela primeira vez nos registros fósseis. A Terra estava agora coberta de pântanos, mares e alguns vulcões ativos. Os oceanos estavam se unindo à vida.
EPOCH 5 - 8 de novembro
Finalmente, 300 milhões de anos atrás, na época 5, a vida mudou dos oceanos para a terra. A atmosfera da Terra alcançou sua composição atual principalmente de nitrogênio e oxigênio. Este foi o começo do período mesozóico que incluiu os dinossauros. O cenário parecia Jurassic Park em uma tarde de domingo.
EPOCH 6 - 31 de dezembro (11:59:59)
A pergunta intrigante que resta é: como seria a época 6, período que os humanos ocupam hoje? Poderíamos detectar os sinais reveladores de tecnologias alienígenas em mundos distantes?
À medida que o consenso geral aumenta entre os cientistas de que a atividade humana alterou a atmosfera da Terra ao introduzir dióxido de carbono e gases como Freon, poderíamos identificar as impressões digitais espectrais desses subprodutos em outros mundos? Embora os satélites em órbita da Terra e os experimentos com balões possam medir essas mudanças aqui em casa, detectar efeitos semelhantes em um mundo distante está além das capacidades de programas futuros, como Terrestrial Planet Finder e Darwin. Serão necessárias flotilhas gigantescas de futuros telescópios infravermelhos espaciais para poder realizar essas medições.
"Por mais assustador que pareça esse desafio", disse Kaltenegger, "acredito que nas próximas décadas saberemos se nosso pequeno mundo azul está ou não sozinho no Universo ou se há vizinhos por aí esperando para nos conhecer."
Esta pesquisa foi financiada pela NASA.
Com sede em Cambridge, Massachusetts, o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) é uma colaboração conjunta entre o Smithsonian Astrophysical Observatory e o Harvard College Observatory. Os cientistas da CfA, organizados em seis divisões de pesquisa, estudam a origem, evolução e destino final do universo.
Fonte original: Comunicado de imprensa da CfA
