Enquando os aliens se avizinham em nosso planeta…
Os cientistas da NASA discutiram recentemente em uma postagem no blog da agência os desafios monumentais que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) enfrenta para identificar sinais definitivos de vida além do nosso sistema solar.
Drs. Knicole Colón e Christopher Stark, dois cientistas do projeto Webb no Goddard Space Flight Center da NASA, nos conta sobre os desafios no estudo dos pequenos mundos potencialmente habitáveis.
“Os mundos potencialmente habitáveis que Webb está observando são todos exoplanetas em trânsito, o que significa que suas órbitas estão quase no limite, de modo que eles passam na frente de suas estrelas hospedeiras. Webb aproveita essa orientação para realizar espectroscopia de transmissão quando o planeta passa na frente de sua estrela. Essa orientação nos permite examinar a luz estelar filtrada pelas atmosferas dos planetas para aprender sobre suas composições químicas. No entanto, a quantidade de luz estelar bloqueada pela fina atmosfera de um pequeno planeta rochoso é pequena, tipicamente muito menor do que 0,02%. Simplesmente detectar uma atmosfera ao redor desses pequenos mundos é muito desafiador. Identificar a presença de vapor d’água, que pode reforçar a possibilidade de habitabilidade, é ainda mais difícil. Procurar bioassinaturas (gases produzidos biologicamente) é extraordinariamente difícil, mas também um esforço empolgante.
Atualmente, há apenas um punhado de pequenos mundos potencialmente habitáveis que são considerados acessíveis à caracterização atmosférica com o Webb, que inclui os planetas LHS 1140 b e TRAPPIST-1 e.
Alguns trabalhos teóricos recentes explorando a detectabilidade de moléculas gasosas na atmosfera do planeta do tamanho da super-Terra LHS 1140 b destacam vários desafios na busca por bioassinaturas. O trabalho observa que aproximadamente 10-50 trânsitos do planeta ao redor de sua estrela hospedeira, o equivalente a 40-200 horas de tempo de observação com o Webb, seriam necessários para tentar uma detecção de potenciais bioassinaturas, como amônia, fosfina, clorometano e óxido nitroso, no melhor cenário de uma atmosfera clara e livre de nuvens.
Dado que o Webb não pode ver o sistema LHS 1140 durante todo o ano por causa da localização do sistema no céu, levaria vários anos, se não perto de uma década, para coletar 50 observações de trânsito do LHS 1140 b. A busca por bioassinaturas pode exigir até mais de 50 observações de trânsito se a atmosfera do planeta estiver nublada. A maioria dos pequenos exoplanetas é conhecida por ter nuvens ou névoas que amortecem ou obscurecem o sinal que está sendo procurado. Os sinais atmosféricos desses gases de bioassinatura também tendem a se sobrepor a outros sinais atmosféricos esperados (por exemplo, devido ao metano gasoso ou dióxido de carbono), então distinguir entre os vários sinais é outro desafio.
Um caminho potencial na busca por bioassinaturas está no estudo de planetas Hycean, que são uma classe teórica de planetas do tamanho da super-Terra com uma atmosfera relativamente fina rica em hidrogênio e um oceano de água líquida substancial. A super-Terra K2-18 b é uma candidata a um planeta Hycean potencialmente habitável com base em dados atuais do Webb e outros observatórios. Trabalhos publicados recentemente usaram NIRSpec e NIRISS para detectar metano e dióxido de carbono na atmosfera de K2-18 b, mas não água. Isso significa que a sugestão de que K2-18 b é um mundo Hycean com um oceano de água líquida permanece baseada em modelos teóricos, ainda sem evidências observacionais diretas. Os autores do trabalho também sugeriram a possível presença da potencial bioassinatura de sulfeto de dimetila [DMS] na atmosfera de K2-18 b, mas o sinal potencial de sulfeto de dimetila é muito fraco para uma detecção conclusiva nos dados atuais. O conceito e o estudo da classe de planetas Hycean são muito novos, de modo que interpretações alternativas para o cenário oceânico de água líquida (e, portanto, para o potencial de um ambiente habitável) ainda estão sendo exploradas. As próximas observações do Webb com os instrumentos NIRSpec e MIRI devem lançar mais luz sobre a natureza do potencial planeta Hycean K2-18 b e sobre a possível presença de sulfeto de dimetila em sua atmosfera.
A detecção de DMS no K2-18b provocou especulações públicas significativas de que a NASA estava prestes a anunciar a existência confirmada de vida extraterrestre no cosmos.
Um outro fator de confusão que torna o estudo de Webb de mundos pequenos e potencialmente habitáveis desafiador é que as estrelas hospedeiras também podem exibir sinais de vapor de água. Isso foi explorado em observações recentes do Webb do exoplaneta rochoso conhecido como GJ 486 b. Temos, portanto, o desafio adicional de determinar se o vapor de água detectado pelo Webb é realmente da atmosfera de um planeta e não de sua estrela.
A detecção de bioassinaturas nas atmosferas de pequenos planetas em trânsito potencialmente habitáveis que orbitam estrelas frias é um esforço extremamente desafiador, tipicamente exigindo condições ideais (por exemplo, atmosferas livres de nuvens) ou supondo ambientes terrestres primitivos (ou seja, diferentes da Terra moderna como a conhecemos), a detecção de sinais significativamente menores do que 200 partes por milhão, uma estrela bem comportada, sem vapor de água significativo em manchas estelares, e uma quantidade significativa de tempo de telescópio para alcançar sinal-ruído suficiente. Também é importante ter em mente que a detecção de uma única bioassinatura por qualquer meio não constitui descoberta de vida. A descoberta de vida em um exoplaneta provavelmente exigirá um grande conjunto de bioassinaturas detectadas de forma inequívoca, dados de várias missões e observatórios e extensos esforços de modelagem atmosférica, um processo que provavelmente levará anos.
O poder do Webb é que ele tem a sensibilidade de detectar e começar a caracterizar as atmosferas de um punhado dos planetas potencialmente habitáveis mais promissores orbitando estrelas frias. O Webb tem particularmente a capacidade de detectar uma série de moléculas importantes para a vida, como vapor de água, metano e dióxido de carbono. Nosso objetivo é aprender o máximo que pudermos sobre mundos que podem ser potencialmente habitáveis, mesmo que não possamos identificar definitivamente assinaturas habitáveis com o Webb. As observações do Webb, combinadas com estudos de exoplanetas pelo próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, acabarão por lançar as bases para o futuro Observatório de Mundos Habitáveis, que será a primeira missão da NASA construída especificamente para obter imagens e procurar diretamente vestígios químicos causados pela vida em planetas semelhantes à Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol.“
Consultas:
universoiluminado.com 