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Próxima geração de telescópios projetada para registrar sinais de vida extraterrestre

Dois novos artigos avaliam possibilidade de detectar biomarcadores 

Nasa/SDO, AIA
Trânsito de Vênus ao redor do Sol
Por John Matson

 

Mesmo enquanto astrônomos trabalham em busca da esperada descoberta de um planeta como a Terra orbitando outra estrela, pesquisadores já estão se perguntando o que será necessário para detectar a existência de vida extraterrestre nesse planeta.

Primeiro, as más notícias: nenhum telescópio existente parece ter o poder de observação necessário para identificar os tipos de sinais moleculares que indicariam se um exoplaneta é habitável ou mesmo habitado. O lado positivo é que atualmente há observatórios sendo planejados ou construídos que poderiam ter uma chance. Mas nada é certo.

De acordo com uma pesquisa publicada recentemente no The Astrophysical Journal, e em breve no periódico Astronomy & Astrophysics, a próxima geração de telescópios gigantes terrestres, conhecidos genericamente como telescópios extremamente grandes (ELT, em inglês), pode ser capaz de identificar sinais de biomarcadores por meio da filtragem de luz estelar através de atmosferas exoplanetárias.

Os dois grupos de cientistas calcularam que possíveis biomarcadores podem ser detectáveis com o Telescópio Europeu Extremamente Grande (E-ELT), um observatório planejado com um espelho primário de 39 metros que faria os telescópios gêmeos Keck, de 10 metros, atualmente na vanguarda da astronomia, parecerem pequenos. (Os Kecks podem respirar aliviados por enquanto: o E-ELT não será ativado até 2020, no mínimo.)

Os resultados são razão para cauteloso otimismo: supondo que planetas como a Terra sejam relativamente comuns, o E-ELT ou um observatório comparável pode ser capaz de identificar várias moléculas importantes para a vida, ou até indicativas dela.

Na Terra, organismos vivos deixam várias impressões químicas no ambiente, por exemplo, através da produção de oxigênio por plantas e bactérias, a liberação de metano durante a digestão, e a geração e consumo de dióxido de carbono no ciclo global de carbono.

Medições dessas espécies químicas na atmosfera de um exoplaneta – particularmente medições que indicam um ciclo químico de equilíbrio estático – poderiam fornecer fortes indicações da presença de vida nesse mundo. “Ao identificar certas moléculas nas atmosferas de planetas, podemos ter alguma prova inicial de que existe vida por lá”, declara o astrônomo Ignas Snellen, da Universidade Leiden, na Holanda. 

Mas descobrir planetas extrassolares já é difícil o bastante. Identificar sinais químicos sutis a partir dos espetros de suas atmosferas em distâncias tão grandes é um desafio tremendo.

Mesmo assim, astrônomos usando os melhores telescópios do mundo já identificaram átomos e moléculas específicas nas atmosferas de exoplanetas gigantes, altamente irradiados. Para fazer o mesmo com planetas menores em órbitas mais frias – objetos que emitem fótons relativamente escassos – serão necessários telescópios muito maiores e muitos anos de observações. 

De acordo com o estudo do Astrophysical Journal, usando um espectrógrafo de alta resolução para decompor a luz coletada de um exoplaneta em seus comprimentos de onda constituintes, o E-ELT em princípio seria capaz de localizar oxigênio gasoso na atmosfera de um exoplaneta parecido com a Terra.

Na Terra o oxigênio se origina predominantemente da fotossíntese. “Se não houvesse vida, se não houvesse atividade biológica, esse oxigênio não estaria aqui”, observa Snellen, que conduziu o estudo. Portanto, a presença de oxigênio em uma atmosfera exoplanetária sugeriria um processo familiar em funcionamento em um mundo estranho. “Com a nova geração de telescópios que ficarão disponíveis na próxima década, isso será muito difícil”, admite ele. “Será possível, mas muito difícil”.

Mas a detecção de oxigênio, apontam os autores, não será nem um pouco mais fácil se o planeta em questão orbitar uma anã vermelha em vez de uma estrela maior, como o Sol.

A razão: estrelas menores e mais escuras são mais frias, o que significa que planetas habitáveis com água líquida poderiam existir mais perto da estrela. Uma órbita menor significa que o planeta completa uma volta ao redor da estrela mais rapidamente e se revela para um telescópio terrestre com mais frequência. Assim astrônomos poderiam examinar um planeta várias vezes ao ano e, de acordo com os cálculos de Snellen e seus colegas, poderiam reunir evidências sólidas para o oxigênio dentro de mais ou menos uma década.

O segundo estudo chegou a uma conclusão um pouco mais ensolarada, tanto literal quanto figurativamente.

Análises espectrais de baixa resolução, ainda que menos conclusivas, poderiam permitir que astrônomos examinassem planetas parecidos com a Terra orbitando estrelas mais brilhantes e mais parecidas com o Sol em busca de moléculas de relevância biológica.

O E-ELT, descobriram os pesquisadores, poderia identificar água, que se acredita ser importante, mas não suficiente, para a vida, além de ozônio (O3), uma molécula próxima do oxigênio gasoso (O2). “Quando tivermos certeza de que há ozônio na atmosfera, podemos ter certeza de que também há oxigênio”, explica o astrofísico Pascal Hedelt, do Centro Aeroespacial Alemão e do Laboratório de Astrofísica em Bordeaux, na França, principal autor do estudo publicado no periódico Astronomy & Astrophysics. Metano também pode ser detectável em alguns dos cenários explorados pelo grupo de Hedelt. 

A técnica de busca em baixa resolução empregaria filtros que cobrem vários comprimentos de onda em vez de localizar linhas espectrais estreitas para identificar constituintes moleculares da atmosfera de um planeta.

A vantagem é um aumento na proporção sinal/ruído do sinal planetário. Em alguns casos, porém, um único filtro pode envolver várias assinaturas moleculares de interesse – um filtro que isola comprimentos de onda por volta de 2,7 mícrons, por exemplo, captaria a assinatura de absorção do vapor de água e do dióxido de carbono, mas seria incapaz de diferenciar entre as duas.

É aí que entra o Telescópio Espacial James Webb (JWST), que a Nasa está planejando.

O Webb, programado para ser lançado dentro de mais ou menos cinco anos, terá uma abertura muito menor que um ELT. Mas o telescópio ficará situado no espaço profundo e não terá que enfrentar os confusos sinais da atmosfera terrestre. “O problema com o ELT é estar localizado na Terra”, explica Hedelt. “Um ELT no espaço seria incrível”.

Na falta de um, o JWST ainda pode complementar o telescópio terrestre gigante: se o Webb pudesse descartar a presença de dióxido de carbono em uma atmosfera planetária observando outros comprimentos de onda, o E-ELT poderia confirmar a presença de água com seus filtros de banda larga.

Como nem o E-ELT e nem os ELTs propostos (como o Telescópio Gigante de Magalhães ou o Telescópio de Trinta Metros) foram construídos, e como o JWST ainda tem que ser lançado, todos os cálculos permanecem um pouco teóricos. Mas Snellen aponta que o método proposto por seu grupo já se provou viável com telescópios menores visando planetas maiores.

Adicionalmente, a conexão entre química e vida nem sempre é direta, e a detecção de oxigênio, metano, ou alguma outra molécula biológica relevante, exigirá interpretações cuidadosas.

Vênus tem uma camada de ozônio e Marte, de acordo com pesquisas algo controversas na comunidade de ciência planetária, ocasionalmente libera plumas de metano.

Mas nenhuma evidência sólida indica que algum desses planetas abriga quaisquer micróbios. “Em princípio, apenas encontrar oxigênio não é suficiente”, alerta Snellen a respeito de futuros estudos exoplanetários. “Você realmente precisa caracterizar a atmosfera como um todo”.