Este mês marcará um novo capítulo na busca por vida extraterrestre, quando o telescópio espacial mais poderoso já construído começará a espionar planetas que orbitam outras estrelas.
Os astrônomos esperam que o Telescópio Espacial James Webb revele se alguns desses planetas abrigam atmosferas que podem sustentar a vida.
Identificar uma atmosfera em outro sistema solar seria bastante notável. Mas há até uma chance – ainda que pequena – de que uma dessas atmosferas ofereça o que é conhecido como bioassinatura: um sinal da própria vida.
“Acho que seremos capazes de encontrar planetas que consideramos interessantes – você sabe, boas possibilidades de vida”, disse Megan Mansfield, astrônoma da Universidade do Arizona. “Mas não seremos necessariamente capazes de identificar a vida imediatamente.”
Até agora, a Terra continua sendo o único planeta no universo onde se sabe que existe vida. Os cientistas enviam sondas a Marte há quase 60 anos e ainda não encontraram marcianos. Mas é concebível que a vida esteja escondida sob a superfície do Planeta Vermelho ou esperando para ser descoberta em uma lua de Júpiter ou Saturno. Alguns cientistas têm esperança de que mesmo Vênus , apesar de sua atmosfera escaldante de nuvens de dióxido de enxofre, possa ser o lar de venusianos.
Mesmo que a Terra seja o único planeta que abriga vida em nosso próprio sistema solar, muitos outros sistemas solares no universo possuem os chamados exoplanetas.
Em 1995, astrônomos suíços avistaram o primeiro exoplaneta orbitando uma estrela parecida com o Sol. Conhecido como 51 Pegasi b, o exoplaneta acabou sendo um lar pouco promissor para a vida – um gigante gasoso inchado maior que Júpiter e uma temperatura de 980 graus Celcius.
Nos anos seguintes, os cientistas encontraram mais de 5.000 outros exoplanetas . Alguns deles são muito mais parecidos com a Terra – aproximadamente do mesmo tamanho, feitos de rocha em vez de gás e orbitando em uma “zona de Cachinhos Dourados” ao redor de sua estrela, não tão perto a ponto de serem cozidos, mas não tão distantes a ponto de serem congelados.
Infelizmente, o tamanho relativamente pequeno desses exoplanetas os tornou extremamente difíceis de estudar, até agora. O Telescópio Espacial James Webb, lançado no último Natal, mudará isso, atuando como uma lupa para permitir que os astrônomos observem mais de perto esses mundos.
Já falamos aqui sobre o lançamento:
Desde o seu lançamento de Kourou, na Guiana Francesa, o telescópio viajou um milhão e meio de quilômetros da Terra, entrando em sua própria órbita ao redor do sol. Lá, um escudo protege seu espelho de 21 pés de qualquer calor ou luz do sol ou da Terra. Nesta profunda escuridão, o telescópio pode detectar fracos e distantes vislumbres de luz, incluindo aqueles que podem revelar novos detalhes sobre planetas distantes.
O telescópio espacial “é o primeiro grande observatório espacial a levar em consideração o estudo das atmosferas de exoplanetas em seu projeto”, disse Mansfield.
Os engenheiros da NASA começaram a tirar fotos de uma série de objetos com o telescópio Webb em meados de junho e divulgarão suas primeiras imagens ao público em 12 de julho.
Os exoplanetas estarão nesse primeiro lote de fotos, disse Eric Smith, o principal cientista do programa. Como o telescópio passará relativamente pouco tempo observando os exoplanetas, o Dr. Smith considerou essas primeiras imagens uma visão “rápida e suja” do poder do telescópio.
Esses olhares rápidos serão seguidos por uma série de observações muito mais longas, começando em julho, oferecendo uma imagem muito mais clara dos exoplanetas.
Várias equipes de astrônomos estão planejando observar os sete planetas que orbitam uma estrela chamada Trappist-1. Observações anteriores sugeriram que três dos planetas ocupam a zona habitável.
“É um lugar ideal para procurar vestígios de vida fora do sistema solar”, disse Olivia Lim, estudante de pós-graduação da Universidade de Montreal que observará os planetas Trappist-1 a partir de 4 de julho.
Como Trappist-1 é uma estrela pequena e fria, sua zona habitável está mais próxima dela do que em nosso próprio sistema solar. Como resultado, seus planetas potencialmente habitáveis orbitam a curta distância, levando apenas alguns dias para circundar a estrela. Toda vez que os planetas passam na frente do Trappist-1, os cientistas serão capazes de responder a uma pergunta básica, mas crucial: algum deles tem atmosfera?
“Se não tiver ar, não é habitável, mesmo que esteja na zona habitável”, disse Nikole Lewis, astrônomo da Universidade de Cornell.
O Dr. Lewis e outros astrônomos não ficariam surpresos em não encontrar atmosferas ao redor dos planetas de Trappist-1. Mesmo que os planetas tivessem desenvolvido atmosferas quando se formaram, a estrela pode tê-los destruído há muito tempo com radiação ultravioleta e de raios-X.
“É possível que eles possam simplesmente remover toda a atmosfera de um planeta antes mesmo que ele tenha a chance de começar a formar vida”, disse Mansfield. “Essa é a pergunta de primeira ordem que estamos tentando responder aqui: se esses planetas poderiam ter uma atmosfera longa o suficiente para serem capazes de desenvolver vida.”
Um planeta passando na frente de Trappist-1 criará uma sombra minúscula, mas a sombra será muito pequena para o telescópio espacial capturar. Em vez disso, o telescópio detectará um leve escurecimento na luz que viaja da estrela.
“É como olhar para um eclipse solar com os olhos fechados”, disse Jacob Lustig-Yaeger, astrônomo fazendo uma bolsa de pós-doutorado no Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins. “Você pode ter alguma sensação de que a luz diminuiu.”
Um planeta com uma atmosfera escureceria a estrela atrás dele de maneira diferente de um planeta nu. Parte da luz da estrela passará direto pela atmosfera, mas os gases absorverão a luz em certos comprimentos de onda. Se os astrônomos olharem apenas para a luz das estrelas nesses comprimentos de onda, o planeta escurecerá Trappist-1 ainda mais.
O telescópio enviará essas observações do Trappist-1 de volta à Terra. “E então você recebe um e-mail que diz: ‘Olá, seus dados estão disponíveis’”, disse Mansfield.
Mas a luz que vem do Trappist-1 será tão fraca que levará tempo para entender. “Seu olho está acostumado a lidar com milhões de fótons por segundo”, disse Smith. “Mas esses telescópios estão apenas coletando alguns fótons por segundo.”
Antes que a Dra. Mansfield ou seus colegas astrônomos possam analisar os exoplanetas que passam na frente do Trappist-1, eles terão que primeiro distingui-lo das pequenas flutuações produzidas pelo próprio maquinário do telescópio.
“Muito do trabalho que eu realmente faço é ter certeza de que estamos corrigindo cuidadosamente qualquer coisa estranha que o telescópio esteja fazendo, para que possamos ver esses minúsculos sinais”, disse Mansfield.
É possível que, ao final desses esforços, a Dra. Mansfield e seus colegas descubram uma atmosfera em torno de um planeta Trappist-1. Mas esse resultado por si só não revelará a natureza da atmosfera. Pode ser rico em nitrogênio e oxigênio, como na Terra, ou mais parecido com o ensopado tóxico de dióxido de carbono e ácido sulfúrico em Vênus. Ou pode ser uma mistura que os cientistas nunca viram antes.
“Não temos ideia do que são feitas essas atmosferas”, disse Alexander Rathcke, astrônomo da Universidade Técnica da Dinamarca. “Temos ideias, simulações e todas essas coisas, mas realmente não temos ideia. Temos que ir e olhar.”
O Telescópio Espacial James Webb, às vezes chamado de JWST, pode ser poderoso o suficiente para determinar os ingredientes específicos das atmosferas dos exoplanetas porque cada tipo de molécula absorve uma faixa diferente de comprimentos de onda de luz.
Mas essas descobertas dependerão do clima nos exoplanetas. Um manto brilhante e refletivo de nuvens poderia impedir que qualquer luz das estrelas entrasse na atmosfera de um exoplaneta, arruinando qualquer tentativa de encontrar ar alienígena.
“É realmente difícil distinguir entre uma atmosfera com nuvens ou sem atmosfera”, disse Rathcke.
Se o clima cooperar, os astrônomos estão especialmente ansiosos para ver se os exoplanetas têm água em suas atmosferas. Pelo menos na Terra, a água é um requisito essencial para a biologia. “Achamos que provavelmente seria um bom ponto de partida para procurar vida”, disse Mansfield.
Mas uma atmosfera aquosa não significa necessariamente que um exoplaneta abriga vida. Para ter certeza de que um planeta está vivo, os cientistas terão que detectar uma bioassinatura, uma molécula ou uma combinação de várias moléculas que é distintamente feita por seres vivos.
Os cientistas ainda estão debatendo o que seria uma bioassinatura confiável. A atmosfera da Terra é única em nosso sistema solar, pois contém muito oxigênio, em grande parte produto de plantas e algas. Mas o oxigênio também pode ser produzido sem a ajuda da vida, quando as moléculas de água no ar são divididas. O metano, da mesma forma, pode ser liberado por micróbios vivos, mas também por vulcões.
É possível que haja um equilíbrio específico de gases que possa fornecer uma bioassinatura clara, que não pode ser mantida sem a ajuda da vida.
“Precisamos de cenários extremamente favoráveis para encontrar essas bioassinaturas”, disse o Dr. Rathcke. “Não estou dizendo que não seja possível. Só acho que é exagero. Precisamos ter muita sorte.”
Joshua Krissansen-Totton, cientista planetário da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, disse que encontrar esse equilíbrio pode exigir que o telescópio Webb observe um planeta passando repetidamente na frente de Trappist-1.
“Se alguém se apresentar nos próximos cinco anos e disser: ‘Sim, encontramos vida com o JWST’, ficarei muito cético em relação a essa afirmação”, disse Krissansen-Totton.
É possível que o Telescópio Espacial James Webb simplesmente não seja capaz de encontrar bioassinaturas. Essa tarefa pode ter que esperar pela próxima geração de telescópios espaciais, daqui a mais de uma década. Eles estudarão os exoplanetas da mesma maneira que as pessoas olham para Marte ou Vênus no céu noturno: observando a luz das estrelas refletindo-os contra o fundo preto do espaço, em vez de observá-los enquanto passam na frente de uma estrela.
“Principalmente, faremos o trabalho de base muito importante para futuros telescópios”, previu o Dr. Rathcke. “Eu ficaria muito surpreso se o JWST fornecesse detecções de bioassinatura, mas espero ser corrigido. Quero dizer, é basicamente para isso que estou fazendo esse trabalho.”
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