A presença de oxigênio em abundância atmosferas de exoplanetas pode não ser mais um indicativo de possibilidade de vida

Mais de 4.000 mundos fora do Sistema Solar foram confirmados até hoje. Desses, alguns muito bizarros e outros muitos semelhantes à Terra. Para a busca de vida nesses planetas, os cientistas costumam procurar por bioassinaturas, que são substâncias ou outras pistas que apontam para a vida, servindo como evidência indireta de sua presença. Por exemplo, na Terra, o oxigênio na atmosfera é uma das bioassinaturas mais evidentes para um astrônomo alienígena: só está presente em nossa atmosfera em grandes quantidades porque plantas e bactérias fotossintetizantes o produziram por bilhões de anos.
Por esse motivo, os astrônomos humanos buscam pela presença de oxigênio na atmosfera de exoplanetas próximos semelhantes à Terra. Especialmente quando instalações de ponta, como o Telescópio Espacial James Webb, ficarem online.

A maior parte do oxigênio na atmosfera de um planeta jovem assume a forma de água (H²O). E durante os primeiros anos de uma estrela semelhante ao Sol – chamada de fase pré-sequência principal – há emissão de intensa radiação ultravioleta. Essa luz UV quebra as moléculas de água atmosférica de um planeta, separando o hidrogênio do oxigênio. Os átomos de hidrogênio, que são mais leves, então, escapam para o espaço, deixando para trás os átomos de oxigênio mais pesados. Porém, há estrelas semelhantes ao Sol que têm sua fase de pré-sequência principal particularmente curtas, não oferecendo tempo suficiente para que o processo acima produza muito oxigênio.
No caso da Terra, após sua formação, a atmosfera da continha principalmente nitrogênio e dióxido de carbono. Isso mudou há pouco mais de 2 bilhões de anos, graças ao surgimento de uma forma de vida chamada cianobactéria, que converte dióxido de carbono em oxigênio. Ao longo de 10 milhões de anos, aproximadamente, o oxigênio produzido biologicamente suplantou o dióxido de carbono como o segundo componente mais prevalente do ar da Terra (depois do nitrogênio). Atualmente, O² representa cerca de 20% da atmosfera da Terra.

Entretanto, um novo artigo, publicado na AGU Advances, adverte que planetas rochosos ao redor de estrelas semelhantes ao Sol podem desenvolver atmosferas de com acúmulo oxigênio de forma abiótica. Os resultados são baseados em uma nova modelagem de computador de como os planetas rochosos como a Terra evoluem.

A evolução do planeta é um processo complexo que depende de vários fatores. A mistura inicial de materiais, que inclui rocha, água e substâncias voláteis que evaporam a temperaturas relativamente baixas (tanto o dióxido de carbono quanto a água são considerados voláteis), fazem parte desse processo. O modelo dos pesquisadores permite diferentes composições iniciais, gerando uma grande variedade de planetas e atmosferas possíveis, também leva em consideração os processos geoquímicos que podem adicionar ou remover oxigênio da atmosfera do planeta. Isso o torna mais complexo e abrangente do que os modelos anteriores, que consideram apenas processos que ocorrem na própria atmosfera.

O experimento

Primeiramente, para testar o modelo, os pesquisadores recriaram a Terra primitiva. Porém, ao passar para a modelagem de planetas com condições iniciais diferentes da Terra, foram encontrados três principais caminhos para um planeta rochoso ganhar uma atmosfera rica em oxigênio sem a presença de vida:
1) O primeiro cenário é um mundo aquático semelhante à Terra, com oceanos cujo volume é mais que 50 vezes maior que o da Terra. Toda aquela água exerce alta pressão sobre a crosta do planeta, o que interrompe a atividade geológica. Isso põe fim a coisas como intemperismo e derretimento de rochas, que removem o oxigênio da atmosfera;
2) O segundo cenário é o oposto: um mundo seco e desértico, com menos de 0,3 oceanos terrestres, com uma superfície solidificada e uma “atmosfera de vapor” de água por um período de cerca de um milhão de anos. Em última análise, isso fornece um grande reservatório de oxigênio atmosférico à medida que a luz solar quebra as moléculas de água e o hidrogênio escapa para o espaço. A superfície sólida do deserto do planeta não consegue remover nenhum oxigênio, então ele permanece na atmosfera;
3) Por fim, a maneira de um planeta sem vida ostentar uma atmosfera de oxigênio é se o mundo inicialmente tiver uma proporção maior de dióxido de carbono para água do que havia na Terra primitiva. Nesse caso, o planeta experimenta um efeito estufa descontrolado (pense em Vênus) e se torna muito quente para que os oceanos se formem. Também é muito quente para os voláteis existirem no manto do planeta, onde, de outra forma, sequestrariam o oxigênio por meio de reações químicas. Em vez disso, esses voláteis permanecem na atmosfera, onde são incapazes de remover o oxigênio.

A presença de Oxigênio em abundância em atmosfera como sinal de bioassinatura ainda pode ser usado, mas agora deve-se considerar outros cenários. Segundo Krissansen-Totton, autor do artigo que contou com apoio da Nasa, o estudo é útil para mostrar que há maneiras de obter se oxigênio na atmosfera sem interferência biológica, e que há outras observações e que devem ser feitas para ajudar a distinguir esses falsos positivos de uma real bioassinatura.

Referências:

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