A bioassinatura de oxigênio sozinha não indica vida em outros planetas

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A bioassinatura de oxigênio sozinha não indica vida em
outros planetas
O oxigênio é uma assinatura promissora de exoplanetas, mas existem vários cenários em que um
planeta rochoso sem vida poderia evoluir para ter oxigênio não biológico em sua atmosfera.
Crédito da imagem: Daniel Olah em Unsplash
Estamos sozinhos na galáxia? Embora a questão tenha circulado há séculos, respondê-la não se
mostrou fácil, talvez porque implora a outra: Como identificamos a vida em outros planetas sem visitá-
los?
Nas últimas décadas, a nossa análise de exoplanetas tornou-se cada vez mais sofisticada com o avanço
de telescópios que permitem aos astrónomos identificar os componentes químicos da atmosfera de um
planeta através da análise espectral.
Neste contexto, para ser capaz de classificar um planeta que sustenta a vida, muitos cientistas usam um
modelo semelhante à da Terra, onde uma bioassinatura de oxigênio provavelmente seria um indicador.
No entanto, de acordo com alguns especialistas, isso pode ser muito simplista e há dois lados nesta
moeda. Por um lado, a vida extraterrestre é limitada a atmosferas baseadas em oxigênio? A presença de
oxigênio garante a vida?
Em um estudo recente publicado esta semana na revista AGU Advances, uma equipe de pesquisadores
da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, argumentam que a busca de vida baseada apenas em
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bioassinaturas de oxigênio poderia levar a uma série de falsos positivos. Isso, dizem eles, é porque
existem de fato vários cenários em que um planeta rochoso sem vida poderia evoluir para ter oxigênio
não biológico em sua atmosfera.
“Houve muita discussão sobre se a detecção de oxigênio é ‘basta’ de um sinal de vida”, disse Jonathan
Fortney, professor de astronomia e astrofísica e diretor do Laboratório de Outros Mundos da UCSC.
“Este trabalho realmente defende a necessidade de saber o contexto de sua detecção. Que outras
moléculas são encontradas além do oxigênio, ou não, e o que isso diz sobre a evolução do planeta?
As novas descobertas são baseadas em um modelo computacional detalhado que simula a evolução de
planetas rochosos a partir de seus inícios derretidos ao longo de bilhões de anos. Onde os modelos
anteriores se concentram em processos atmosféricos, este modelo leva em conta a evolução dos
processos geoquímicos e térmicos que ocorrem no manto e na crosta, e como eles interagem com a
atmosfera do planeta.
“Não é computacionalmente intensivo, mas há muitas partes móveis e processos interconectados”, disse
Joshua Krissansen-Totton, um Sagan Fellow no Departamento de Astronomia e Astrofísica da UC Santa
Cruz e autor do estudo.
Ao mudar a composição de elementos voláteis que estavam presentes na origem do planeta (água,
monóxido de carbono, hidrogênio, dióxido de carbono, etc.), a equipe obteve uma série de resultados
atmosféricos diferentes, alguns dos quais resultaram em uma abundância de oxigênio, mas com uma
origem geológica, não biológica.
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Ao variar o inventário inicial de elementos voláteis em um modelo da evolução geoquímica de
planetas rochosos, os pesquisadores obtiveram uma ampla gama de resultados, incluindo
vários cenários em que um planeta rochoso sem vida em torno de uma estrela parecida com o
Sol poderia evoluir para ter oxigênio em sua atmosfera. Ilustração de J. Krissansen-
TottonTradução
O que eles descobriram foi que todos os planetas do tamanho da Terra que se encontram dentro da
zona habitável provavelmente não acumularão oxigênio não biológico se sua composição atmosférica
inicial fosse a mesma que a da Terra.
Isso ocorre porque os processos geoquímicos naturais, como o derretimento ou rocha intemperada, bem
como as reações entre o oxigênio e outras moléculas voláteis encontradas na crosta, atuam como
sumidouros de oxigênio. “Se você executar o modelo para a Terra, com o que achamos que era o
inventário inicial de voláteis, você obtém o mesmo resultado de forma confiável todas as vezes: sem
vida, você não obtém oxigênio na atmosfera”, disse Krissansen-Totton. “Mas também encontramos
vários cenários onde você pode obter oxigênio sem vida.”
Em um caso, se um planeta semelhante à Terra começasse com mais água, isso resultaria no
desenvolvimento de oceanos mais profundos. Isso, por sua vez, colocaria tanta pressão na crosta do
planeta que interromperia os processos geológicos naturais e, como resultado, eliminaria os sumidouros
de oxigênio.
No caso oposto, onde o planeta começa com uma quantidade relativamente pequena de água, a
superfície de magma do planeta inicialmente derretido pode congelar rapidamente enquanto a água
permanece na atmosfera. Esta “atmosfera de vapor” coloca água suficiente na atmosfera superior para
permitir o acúmulo de oxigênio. “A sequência típica é que a superfície do magma se solidifica
simultaneamente com a água se condensando nos oceanos na superfície”, disse Krissansen-Totton. Na
Terra, uma vez que a água se condensou na superfície, as taxas de fuga eram baixas. Mas se você reter
uma atmosfera de vapor depois que a superfície fundida se solidificou, há uma janela de cerca de um
milhão de anos em que o oxigênio pode se acumular porque há altas concentrações de água na
atmosfera superior e nenhuma superfície derretida para consumir o oxigênio produzido pelo escape de
hidrogênio.
Em um terceiro exemplo, onde a 2relação inicial CO 2:H 2 O excede uma, os sumidouros de oxigênio
seriam suprimidos devido ao baixo teor volátil do manto e porque as condições da superfície são muito
quentes para reações aquosas. O oxigênio pode então se acumular a partir da atmosfera de vapor que
persiste após a solidificação do oceano de magma. “Neste cenário semelhante a Vênus, todos os
voláteis começam na atmosfera e poucos são deixados para trás no manto para serem liberados e
esfregar oxigênio”, disse Krissansen-Totton.
Esses cenários gerados por computador destacam a necessidade de os astrônomos serem capazes de
peneirar os falsos positivos, desenvolvendo telescópios que lhes permitem procurar evidências
adicionais.
“Para cada cenário, tentamos dizer o que seu telescópio precisaria ser capaz de fazer para distinguir
isso do oxigênio biológico”, acrescentou Krissansen-Totton. “Isso é útil porque mostra que existem
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maneiras de obter oxigênio na atmosfera sem vida, mas há outras observações que você pode fazer
para ajudar a distinguir esses falsos positivos do negócio real.”
Esses cenários enfatizam que nenhuma observação, incluindo a detecção de oxigênio em planetas de
zona habitável em torno de estrelas parecidas com o Sol, será exclusivamente diagnóstica da vida. Os
telescópios da próxima geração precisam ser construídos com isso em mente se quisermos identificar
com precisão a vida em planetas fora do nosso sistema solar.
Referência: Joshua Krissansen-Totton, et al., Oxygen False Positives on Habitable Zone Planets Around
Sun'Like Stars, AGU Advances (2021). DOI: 10.1029/2020AV000294
Citações adaptadas do comunicado de imprensa
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https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020AV000294
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/uoc--swo041321.php