O “detetive” James Webb consegue encontrar sinais de vida na atmosfera de planetas vizinhos

O telescópio espacial pode ajudar-nos a encontrar bioassinaturas de vida nas atmosferas de planetas que são nossos vizinhos

Os ingredientes para a vida estão espalhados pelo Universo. Enquanto a Terra é o único lugar conhecido com vida, detetar vida além da Terra é um grande objetivo da astronomia moderna.

Em grande parte graças aos telescópios espaciais de próxima geração como o James Webb, os investigadores vão em breve poder medir a composição química das atmosferas de planetas em torno de outras estrelas. A esperança é um ou mais destes planetas tem uma assinatura química de vida.

Exoplanetas habitáveis

A vida pode existir no Sistema Solar onde há água líquida, como nos aquíferos à subsuperfície de Marte ou nos oceanos da lua de Júpiter Europa. No entanto, procurar pela vida nestes lugares é incrivelmente difícil, já que são de difícil acesso e detetar vida implicaria o envio de uma sonda para se analisarem amostras físicas.

Os cálculos sugerem que há cerca de 300 milhões de planetas potencialmente habitáveis na Via Láctea e vários planetas com o tamanho da Terra a 30 anos-luz da Terra — essencialmente nossos vizinhos. Até agora, os astrónomos já descobriram mais de 5000 exoplanetas, incluindo centenas de potencialmente habitáveis, usando métodos indiretos que medem como um planeta afeta a sua estrela próxima. Estas medidas dão informação sobre a massa e tamanho do exoplaneta, mas pouco mais.

Em busca de bioassinaturas

Para se detetar vida em planetas distantes, os astrobiólogos vão estudar a luz das estrelas que tem interagido com a superfície do planeta ou com a atmosfera. Se a atmosfera ou superfície tiver sido transformada pela vida, a luz pode te ruma pista chamada “bioassinatura“.

Durante a primeira metade da sua existência, a Terra tinha uma atmosfera sem oxigénio, apesar de ser o lar de vida simples e de células únicas. A bioassinatura da Terra era muito fraca durante esta era. Isso mudou abruptamente há 2,4 mil milhões de anos quando uma nova família de algas evoluiu.

As algas usaram um processo de fotossíntese que produz oxigénio livre — oxigénio que não está quimicamente ligado a outro elemento. A partir daí, a atmosfera da Terra encheu-se de oxigénio e deixou uma bioassinatura facilmente detetável na luz que a atravessa.

Quando a luz reflete numa superfície ou atravessa um gás, certos comprimentos de onda são mais prováveis de ficar presos no gás ou no material da superfície do que outros. O padrão da falta de luz é determinado pela composição específica do material com que a luz interage. Por causa disto, os astrónomos podem saber algo sobre a composição da atmosfera de um exoplaneta e, em essência, medir a cor específica da luz que vem de um planeta.

Este método pode ser usado para reconhecer a presença de certos gases atmosféricos que estão associados com a vida — como o oxigénio ou metano — porque estes gases deixam assinaturas muito específicas na luz. Também pode ser usado para detetar cores peculiares na superfície de um planeta.

Telescópios no Espaço e na Terra

É preciso um telescópio incrivelmente poderoso para se detetar estas mudanças subtis na luz que vem de um exoplaneta potencialmente habitável. Por enquanto, o único capaz é o James Webb.

Com o início das operações em Julho de 2022, o James Webb mediu o espetro do exoplaneta de gás gigante WASP-96b, que não mostrou presença de água ou nuvens. No entanto, estes dados iniciais mostram que o James Webb é capaz de detetar sinais químicos fracos na luz vinda dos exoplanetas. Nos próximos meses, o Webb vai virar-se para TRAPPIST-1e, um planeta do tamanho da Terra potencialmente habitável a apenas 39 anos-luz de distância.

O Webb pode procurar bioassinaturas ao estudar os planetas quando passam em frente das suas estrelas e capturam luz que filtra a atmosfera do planeta. Mas o Webb não foi criado para procurar vida, por isso o telescópio pode apenas escrutinar alguns dos planetas potencialmente habitáveis mais próximos.

Também pode apenas detetar mudanças nos níveis atmosféricos de dióxido de carbono, metano e vapor de água. Apesar de algumas combinações destes gases poderem sugerir vida, o Webb não consegue detetar a presença de oxigénio livre, que é o principal sinal.

No futuro, telescópios espaciais ainda mais poderosos vão ajudar nesta tarefa, como o Telescópio Gigante de Magalhães, o Telescópio de Trinta Metros e o Telescópio Europeu Extremamente Grande.

Mas mesmo com estes, os astrobiólogos vão deparar-se com alguns falsos positivos na busca pela vida distante, já que a fotossíntese produz oxigénio, mas a luz das estrelas também, quando separa as moléculas de água em oxigénio e hidrogénio — podendo haver alguma confusão entre qual a causa da presença do oxigénio na atmosfera.