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Uma atmosfera com pouco carbono pode ser um sinal de água e vida noutros planetas terrestres
2 de janeiro de 2024
 

Na procura por vida extraterrestre, cientistas do MIT dizem que uma pequena quantidade de carbono na atmosfera de um planeta, em relação aos seus vizinhos planetários, pode ser um sinal seguro e detetável de habitabilidade.
Crédito: Christine Daniloff, MIT; iStock
 
     
 
 
 

Cientistas do MIT (Massachusetts Institute of Technology), da Universidade de Birmingham e de várias outras instituições afirmam que a melhor hipótese de os astrónomos encontrarem água líquida, e mesmo vida noutros planetas, é procurar a ausência, e não a presença, de uma característica química nas suas atmosferas.

Os investigadores propõem que, se um planeta terrestre tiver substancialmente menos dióxido de carbono na sua atmosfera, em comparação com outros planetas do mesmo sistema, isso pode ser um sinal de água líquida - e possivelmente vida - na superfície desse planeta.

Além disso, esta nova assinatura está ao alcance do Telescópio Espacial James Webb da NASA. Embora os cientistas tenham proposto outros sinais de habitabilidade, essas características são difíceis, se não impossíveis, de medir com as tecnologias atuais. A equipa afirma que esta nova assinatura, de uma pequena quantidade de dióxido de carbono, é o único sinal de habitabilidade que pode ser detetado atualmente.

"O 'Santo Graal' da ciência exoplanetária é a procura por mundos habitáveis e a presença de vida, mas todas as características de que se tem falado até agora estão fora do alcance dos observatórios mais recentes", diz Julien de Wit, professor assistente de ciências planetárias no MIT. "Agora temos uma forma de descobrir se existe água líquida noutro planeta. E é algo a que podemos chegar nos próximos anos".

Para além de um mero vislumbre

Até agora, os astrónomos detetaram mais de 5200 mundos para lá do nosso Sistema Solar. Com os telescópios atuais, os astrónomos podem medir diretamente a distância de um planeta à sua estrela e o tempo que demora a completar uma órbita. Essas medições podem ajudar os cientistas a inferir se um planeta está dentro de uma zona habitável. Mas ainda não há forma de confirmar diretamente se um planeta é de facto habitável, o que significa que existe água líquida à sua superfície.

No nosso próprio Sistema Solar, os cientistas podem detetar a presença de oceanos líquidos observando "brilhos" - flashes de luz solar refletida por superfícies líquidas. Estes brilhos, ou reflexões especulares, foram observados, por exemplo, na maior lua de Saturno, Titã, o que ajudou a confirmar a existência de grandes lagos na lua.

No entanto, a deteção de um brilho semelhante em planetas longínquos está fora do alcance das tecnologias atuais. Mas de Wit e os seus colegas aperceberam-se de que há outra característica habitável perto de casa que pode ser detetável em mundos distantes.

"Surgiu-nos uma ideia, ao observarmos o que se passa com os planetas terrestres do nosso próprio sistema", diz Triaud.

Vénus, a Terra e Marte partilham semelhanças, na medida em que os três planetas são rochosos e habitam uma região relativamente temperada em torno do Sol. A Terra é o único planeta do trio que alberga atualmente água líquida. E a equipa notou outra distinção óbvia: a Terra tem muito menos dióxido de carbono na sua atmosfera.

"Assumimos que estes planetas foram criados de forma semelhante e, se agora vemos um planeta com muito menos carbono, este deve ter ido para algum lado", diz Triaud. "O único processo que poderia remover tanto carbono de uma atmosfera é um forte ciclo hidrológico envolvendo oceanos de água líquida".

De facto, os oceanos da Terra têm desempenhado um papel importante e sustentado na absorção do dióxido de carbono. Ao longo de centenas de milhões de anos, os oceanos absorveram uma enorme quantidade de dióxido de carbono, quase igual à quantidade que persiste atualmente na atmosfera de Vénus. Este efeito à escala planetária deixou a atmosfera da Terra significativamente mais pobre em dióxido de carbono do que a dos seus vizinhos planetários.

"Na Terra, grande parte do dióxido de carbono atmosférico foi capturado pela água do mar e em rochas sólidas ao longo de escalas de tempo geológicas, o que ajudou a regular o clima e a habitabilidade durante milhares de milhões de anos", afirma Frieder Klein, coautor do estudo.

A equipa pensou que se fosse detetada uma redução semelhante de dióxido de carbono num planeta distante, em relação aos seus vizinhos, este seria um sinal fiável de oceanos líquidos e de vida à sua superfície.

"Depois de rever extensivamente a literatura de muitos campos, desde a biologia à química, e até mesmo o sequestro de carbono no contexto das alterações climáticas, pensamos que, de facto, se detetarmos uma redução de carbono, há uma boa hipótese de ser um forte sinal de água líquida e/ou vida", diz de Wit.

Um roteiro para a vida

No seu estudo, a equipa apresenta uma estratégia para detetar planetas habitáveis, procurando uma assinatura empobrecida de dióxido de carbono. Esta busca funcionaria melhor em sistemas do tipo "ervilhas numa vagem", em que vários planetas terrestres, todos com aproximadamente o mesmo tamanho, orbitam relativamente perto uns dos outros, à semelhança do nosso próprio Sistema Solar. O primeiro passo que a equipa propõe é confirmar que os planetas têm atmosferas, procurando simplesmente a presença de dióxido de carbono, que se espera que domine a maioria das atmosferas planetárias.

"O dióxido de carbono é um absorvente muito forte no infravermelho e pode ser facilmente detetado nas atmosferas dos exoplanetas", explica de Wit. "Um sinal de dióxido de carbono pode então revelar a presença de atmosferas de exoplanetas".

Quando os astrónomos determinam que vários planetas de um sistema têm atmosferas, podem passar a medir o seu teor de dióxido de carbono, para ver se um planeta tem significativamente menos do que os outros. Se assim for, o planeta é provavelmente habitável, o que significa que alberga corpos significativos de água líquida na sua superfície.

Mas as condições de habitabilidade não significam necessariamente que um planeta seja habitado. Para verificar se existe vida, a equipa propõe que os astrónomos procurem outra característica na atmosfera de um planeta: o ozono.

Na Terra, os investigadores observam que as plantas e alguns micróbios contribuem para a absorção de dióxido de carbono, embora não tanto como os oceanos. No entanto, como parte deste processo, as formas de vida emitem oxigénio, que reage com os fotões do Sol para se transformar em ozono - uma molécula que é muito mais fácil de detetar do que o próprio oxigénio.

Os investigadores dizem que se a atmosfera de um planeta mostrar sinais de ozono e de dióxido de carbono empobrecido, é provável que seja um mundo habitável e habitado.

"Se virmos ozono, é muito provável que esteja ligado ao dióxido de carbono que está a ser consumido pela vida", diz Triaud. "E se for vida, é uma vida gloriosa. Não se trata apenas de algumas bactérias. Seria uma biomassa à escala planetária capaz de processar uma enorme quantidade de carbono e de interagir com ele".

A equipa estima que o Telescópio Espacial James Webb da NASA seja capaz de medir o dióxido de carbono, e possivelmente o ozono, em sistemas multiplanetários próximos, como TRAPPIST-1 - um sistema de sete planetas que orbita uma estrela brilhante a apenas 40 anos-luz da Terra.

"TRAPPIST-1 é um dos poucos sistemas onde podemos efetuar estudos atmosféricos terrestres com o JWST", diz de Wit. "Agora temos um roteiro para encontrar planetas habitáveis. Se trabalharmos todos em conjunto, poderão ser feitas descobertas que mudarão o paradigma nos próximos anos."

// MIT (comunicado de imprensa)
// Universidade de Birmingham (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)
// Artigo científico (arXiv.org)

 


Quer saber mais?

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

Habitabilidade planetária:
Wikipedia

Reflexão especular:
Wikipedia

Sistema TRAPPIST-1:
ipac/Caltech/NASA
Wikipedia
Open Exoplanet Catalogue
TRAPPIST-1 b (NASA)
TRAPPIST-1 b (Wikipedia)
TRAPPIST-1 b (Exoplanet.eu) 
TRAPPIST-1 c (NASA)
TRAPPIST-1 c (Wikipedia) 
TRAPPIST-1 c (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 d (NASA)
TRAPPIST-1 d (Wikipedia)
TRAPPIST-1 d (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 e (NASA)
TRAPPIST-1 e (Wikipedia)
TRAPPIST-1 e (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 f (NASA)
TRAPPIST-1 f (Wikipedia)
TRAPPIST-1 f (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 g (NASA)
TRAPPIST-1 g (Wikipedia)
TRAPPIST-1 g (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 h (NASA)
TRAPPIST-1 h (Wikipedia)
TRAPPIST-1 h (Exoplanet.eu)

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