Os cientistas agora acham que podemos detectar sinais de vida em planetas além do nosso sistema solar nas próximas décadas, mas, para isso, novas ferramentas e técnicas serão necessárias. Pesquisadores de todo o mundo acabaram de produzir um roteiro para desenvolver as técnicas que podem finalmente responder à pergunta se estamos sozinhos no Universo. Este trabalho foi publicado este mês em cinco artigos da revista. Astrobiologia . Esses artigos servirão de referência para pesquisas futuras sobre como os cientistas podem procurar por sinais de vida no cosmos usando observações de telescópio.

Os cientistas estimam que pode haver planetas em torno de quase todas as estrelas da galáxia. Os planetas orbitando estrelas além do Sol são chamados de "exoplanetas". Na verdade, o ritmo da descoberta de exoplanetas tem sido tão rápido - mais de 3, 500 foram descobertos desde o primeiro em 1992 - que uma reunião de cientistas de muitas disciplinas era urgentemente necessária para sintetizar o conhecimento para avançar nossa capacidade de encontrar sinais de vida nesses novos exoplanetas. Formado há três anos, O Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) da NASA é uma rede internacional que traz pesquisadores de uma variedade de disciplinas para entender como podemos caracterizar e, eventualmente, procurar por sinais de vida, chamadas bioassinaturas, em exoplanetas. Como atualmente não podemos visitar exoplanetas, os cientistas devem usar telescópios para pesquisar bioassinaturas. Essas observações precisarão levar nossa tecnologia de telescópio ao seu limite.

Para este fim, NExSS produziu uma série abrangente de artigos descrevendo o passado, presente, e o futuro das pesquisas sobre a busca de sinais de vida em exoplanetas. Esses importantes artigos de revisão são o resultado de dois anos de trabalho de alguns dos principais pesquisadores mundiais em astrobiologia, ciência planetária, Ciência da Terra, heliofísica, astrofísica, química, e biologia. Este trabalho começou com reuniões online seguidas por um workshop presencial realizado em Seattle, Washington em 2016, onde os cientistas trocaram ideias e debateram novos planos sobre a melhor forma de identificar a vida em mundos além do nosso sistema solar. Vários membros do Earth-Life Science Institute (ELSI) e pesquisadores de outros institutos na área metropolitana de Tóquio participaram dessas atividades pessoalmente ou remotamente. Essas discussões formaram a base dos artigos publicados em Astrobiologia .

Os artigos identificam vários problemas nesta pesquisa e propõem soluções para eles. Existem dois tipos principais de sinais que os cientistas planejam procurar. Um tipo vem na forma de gases que a vida produz, por exemplo, o oxigênio que você está respirando agora, que foi feito por plantas ou micróbios fotossintéticos. Eles também planejam procurar a luz refletida pela própria vida, como a cor das folhas ou os pigmentos que dão cor às flores de algas nos oceanos e às fontes termais de Yellowstone. Esses tipos de assinaturas podem ser vistos na Terra em órbita, e astrônomos estão estudando novos conceitos de design de telescópios que podem ser capazes de detectá-los em exoplanetas.

O grupo discute maneiras como a natureza pode "enganar" os cientistas, fazendo-os pensar que um planeta sem vida estava vivo, ou vice-versa. Os cientistas analisam as maneiras pelas quais um planeta poderia produzir oxigênio - que agora é abundante na Terra devido à fotossíntese biológica - sem vida, e como os planetas com vida podem ter bioassinaturas além do oxigênio. Ao pensar sobre esses tipos de planetas com antecedência, os cientistas agora estão mais bem preparados para distinguir tais mundos de planetas que são verdadeiramente habitados, e como expandir o catálogo de bioassinaturas que os cientistas podem procurar no futuro.

A equipe também se propôs a quantificar as chances de vida e a clareza de seus sinais em outros mundos, o que é um desafio extremamente importante e difícil. Os dados que os astrônomos coletam sobre exoplanetas serão relativamente esparsos; eles não terão amostras desses planetas, e, em vez disso, terá apenas dados de um único ponto de luz daquele mundo. Ao analisar as impressões digitais de gases atmosféricos e superfícies nessa luz, eles vão discernir o máximo possível sobre o exoplaneta. Isso inclui inferências sobre a composição atmosférica e o clima do planeta, e a presença de oceanos e continentes. Combinando essas informações de forma sistemática e desenvolvendo novos modelos, os cientistas serão capazes de analisar se os dados de um planeta podem ser melhor explicados pela presença de vida. Com base nesses modelos, eles planejam estabelecer níveis de confiança sobre se a biologia está presente naquele mundo. O novo trabalho enfatiza a necessidade de considerar os planetas de uma forma integrada, que inclui múltiplas disciplinas e perspectivas.

Por último, novos instrumentos serão necessários - os telescópios que farão as observações necessárias para este trabalho. Isso inclui observatórios baseados em solo e no espaço, e ambos os telescópios em operação hoje e outros que serão construídos décadas no futuro. Essas novas tecnologias não irão apenas melhorar as avaliações dos tamanhos e órbitas desses mundos distantes, mas também permitem uma análise mais profunda de suas atmosferas e propriedades de superfície. Eventualmente, eles podem ser capazes de nos dizer se têm potencial para abrigar vida. Conceitos de missão com detecção de bioassinatura como um driver central estão sendo discutidos para lançamento em 2030.

"Desde meados do século 20, vimos avanços significativos nos métodos e tecnologias que podemos usar para fazer observações mais precisas e caracterizar exoplanetas. Muitos deles foram testados em grandes planetas inabitáveis ​​", disse Yuka Fujii, pesquisador da ELSI e autor principal de um dos artigos. O escopo das observações agora está se expandindo em direção ao tamanho da Terra, exoplanetas potencialmente temperados. Os dados que serão coletados na próxima década permitirão aos cientistas estudar melhor os planetas que podem abrigar vida. "A busca por vida em exoplanetas a anos-luz de distância é um desafio ambicioso - não terminará com a detecção de uma única característica, mas exigirá esforços de longo prazo para acumular um conjunto de "assinaturas" que não pode ser explicado por nenhum processo abiótico conhecido e pode ser plausivelmente explicado pela possível presença de uma biosfera. "

Os autores terminaram com a avaliação esperançosa de que, dadas as tecnologias futuras e o conhecimento atual das distribuições de exoplanetas, a detecção de assinaturas atmosféricas de alguns planetas potencialmente habitáveis ​​pode ocorrer mesmo antes de 2030.