Em 9 de janeiro, 1992, astrônomos anunciaram uma descoberta importante:dois planetas orbitando um pulsar 2, 300 anos-luz do nosso sol. Os dois planetas, mais tarde nomeado Poltergeist e Draugr, foram os primeiros "exoplanetas" confirmados - mundos fora do nosso sistema solar, circulando uma estrela distante. Os cientistas agora sabem de 3, 728 exoplanetas (confirmados) em 2, 794 sistemas, cada um implorando a pergunta:"Tem mais alguém aí?"

"Que pergunta mais importante poderíamos fazer? Estamos sozinhos?" pergunta o professor de astronomia da Universidade de Boston, Michael Mendillo. "Não conheço nenhuma questão mais fascinante na ciência."

Por décadas, astrônomos têm procurado nesses exoplanetas distantes por sinais de vida, principalmente procurando pela molécula mais essencial, agua. Mas Mendillo e seus colegas têm uma ideia diferente. Em um artigo publicado em Astronomia da Natureza em 12 de fevereiro, 2018, Mendillo, Professor associado de astronomia da BU, Paul Withers, e Ph.D. candidato Paul Dalba (GRS'18) sugere olhar para a ionosfera de um exoplaneta, a fina camada superior da atmosfera, que está zunindo com partículas carregadas. Encontre um como o da Terra, eles dizem, embalado com íons de oxigênio individuais, e você encontrou a vida. Ou, pelo menos, a vida como a conhecemos.

“Ao longo da história da civilização humana, nunca chegamos ao ponto - basicamente até os últimos 15 anos - em que poderíamos ver planetas ao redor de outras estrelas. E agora estamos no ponto em que temos ideias para descobrir a vida fora da Terra, "diz John Clarke, professor de astronomia da Boston University, e diretor do Centro de Física Espacial. "Esta é uma grande aventura intelectual em que estamos."

Seu trabalho começou quando Mendillo e Withers receberam uma bolsa da National Science Foundation (NSF) para comparar todas as ionosferas planetárias no sistema solar. (Todos os planetas os têm, exceto Mercúrio, que está tão perto do sol que sua atmosfera é totalmente despojada.) Simultaneamente, a equipe também estava trabalhando com a missão MAVEN da NASA, tentando entender como as moléculas que compunham a ionosfera de Marte escaparam daquele planeta. Desde os primeiros anos da Era Espacial, os cientistas sabem que as ionosferas planetárias diferem muito, e a equipe de BU começou a se concentrar em por que era esse o caso, e por que a Terra era tão diferente. Enquanto outros planetas enchem suas ionosferas de complicadas moléculas carregadas decorrentes de dióxido de carbono ou hidrogênio, O Google Earth mantém tudo simples, com principalmente oxigênio enchendo o espaço. E é um tipo específico de oxigênio - átomos únicos com carga positiva.

"Comecei a pensar, como nossa ionosfera é diferente das outras seis? ”, lembra Mendillo.

A equipe assinalou inúmeras possibilidades para a alta concentração de O + na Terra antes de se decidir por um culpado:plantas verdes e algas.

"É porque temos esse oxigênio atômico que traça sua origem até a fotossíntese, "diz Mendillo." Temos íons de oxigênio atômicos, O +, na ionosfera como consequência direta de haver vida no planeta. Então, por que não vemos se podemos chegar a um critério em que a ionosfera poderia ser um biomarcador, não apenas da vida possível, mas da vida real. "

A maioria dos planetas em nosso sistema solar tem algum oxigênio em suas atmosferas inferiores, mas a Terra tem muito mais, cerca de 21 por cento. Isso ocorre porque tantos organismos têm estado ocupados em transformar a luz, agua, e dióxido de carbono em açúcar e oxigênio - o processo chamado fotossíntese - nos últimos 3,8 bilhões de anos.

"Destrua todas as plantas da Terra e o oxigênio da nossa atmosfera desaparecerá em meros milhares de anos, "diz Withers, que observa que todo esse oxigênio exalado pelas plantas não fica apenas na superfície da Terra. "Para a maioria das pessoas, O2, o oxigênio que respiramos, não é uma molécula muito excitante. Para químicos, Contudo, O2 é um selvagem, emocionante, e uma besta perigosa. Ele simplesmente não fica parado; ele reage quimicamente com quase qualquer outra molécula que pode encontrar e faz isso muito rapidamente. "

Na Terra hoje, excesso de moléculas de oxigênio, na forma de O2, flutuar para cima. Quando o O2 fica cerca de 150 quilômetros acima da superfície da Terra, a luz ultravioleta o divide em dois. Os átomos de oxigênio individuais flutuam mais alto, para a ionosfera, onde mais luz ultravioleta e raios-x do sol arrancam elétrons de suas camadas externas, deixando oxigênio carregado voando pelo ar. A abundância de O2 perto da superfície da Terra - tão diferente dos outros planetas - leva a uma abundância de O + alto no céu.

Esta descoberta, diz Mendillo, sugere que os cientistas em busca de vida extraterrestre talvez pudessem restringir sua área de pesquisa. Paul Dalba, que estava trabalhando em atmosferas de exoplanetas com o professor assistente de astronomia da BU, Philip Muirhead, juntou-se à equipe para avaliar. "O conhecimento de Dalba sobre sistemas estrela-exoplaneta realmente ajudou, "Mendillo diz. Atualmente, a maioria dos cientistas nesta busca concentra-se nas estrelas da classe M - as mais abundantes na galáxia - e nos planetas que as circundam na "zona habitável, "onde pode existir água.

Isso faz sentido, porque a vida como a conhecemos precisa de água. But scientists don't know exactly how much water a planet needs to support life. "If we only had the Mediterranean, would that have been enough? Do we need the Pacific, but not the Atlantic?" asks Mendillo. "If you look at the ionosphere, you don't need to know the number. You just need to know that if the maximum electron density is associated with oxygen ions, then you've nailed it—you've got a planet where there's photosynthesis and life."

Claro, this assumes that "life" is at least somewhat analogous to life on Earth, which requires not only water and oxygen, but also a certain temperature range, probably a magnetic field, e outros fatores. "That's a good starting point, " says Clarke. "But in the back of our mind, we are all aware that there may be kinds of life we're not thinking about that may surprise us."

There's one other catch, at least for now:scientists don't have the tools to detect an ionosphere on any exoplanet—yet. "If you look at the space telescopes that might come next, a lot is going to be possible, " says Clarke. "I think in ten years we will have the technology to do this experiment."

Mendillo hopes his team's work makes a case for further research, desenvolvimento, and exploration in this area. "Just the idea of using the ionosphere as a signature is a captivating idea, " he says. "We don't have the observational capability yet, but I'm optimistic. We offer this up as a challenge."