Nos últimos anos, o número de planetas extra-solares descobertos em torno do tipo M (estrelas anãs vermelhas) aumentou consideravelmente. Em muitos casos, esses planetas confirmados são "semelhantes à Terra, "o que significa que são terrestres (também conhecidas como rochosas) e comparáveis ​​em tamanho ao da Terra. Essas descobertas foram especialmente empolgantes, pois as estrelas anãs vermelhas são as mais comuns no universo - representando 85% das estrelas apenas na Via Láctea.

Infelizmente, numerosos estudos foram conduzidos recentemente que indicam que esses planetas podem não ter as condições necessárias para sustentar a vida. O mais recente vem da Universidade de Harvard, onde o pesquisador de pós-doutorado Manasvi Lingam e o professor Abraham Loeb demonstram que os planetas ao redor de estrelas do tipo M podem não receber radiação suficiente de suas estrelas para que a fotossíntese ocorra.

Simplificando, acredita-se que a vida na Terra tenha surgido entre 3,7 e 4,1 bilhões de anos atrás (durante o final do período Hadeano ou início do Éon Arqueano), em uma época em que a atmosfera do planeta seria tóxica para a vida hoje. Entre 2,9 a 3 bilhões de anos atrás, bactérias fotossintetizantes começaram a aparecer e a enriquecer a atmosfera com gás oxigênio.

Como resultado, A Terra experimentou o que é conhecido como o "Grande Evento de Oxidação" cerca de 2,3 bilhões de anos atrás. Durante este tempo, organismos fotossintéticos converteram gradualmente a atmosfera da Terra de uma composta predominantemente de dióxido de carbono e metano para uma composta de gás nitrogênio e oxigênio (~ 78 por cento e 21 por cento, respectivamente).

Interessantemente suficiente, acredita-se que outras formas de fotossíntese surgiram ainda mais cedo do que a fotossíntese da clorofila. Estes incluem fotossíntese retinal, que surgiu ca. 2,5 a 3,7 bilhões de anos atrás e ainda existe em ambientes de nicho limitados hoje. Como o nome sugere, esse processo depende da retina (um tipo de pigmento roxo) para absorver a energia solar na parte verde-amarela do espectro visível (400 a 500 nm).

Há também fotossíntese anoxigênica (onde o dióxido de carbono e duas moléculas de água são processados ​​para criar formaldeído, água e gás oxigênio), que se acredita ser anterior à fotossíntese oxigenada inteiramente. Como e quando diferentes tipos de fotossíntese surgiram é a chave para entender quando a vida na Terra começou. Como o professor Loeb explicou à Universe Today por e-mail:

"" Fotossíntese 'significa' juntar '(síntese) pela luz (foto). É um processo usado por plantas, algas ou bactérias para converter a luz solar em energia química que alimenta suas atividades. A energia química é armazenada em moléculas baseadas em carbono, que são sintetizados a partir de dióxido de carbono e água. Este processo geralmente libera oxigênio como um subproduto, que é necessário para nossa existência. Geral, a fotossíntese fornece todos os compostos orgânicos e a maior parte da energia necessária para a vida como a conhecemos no planeta Terra. A fotossíntese surgiu relativamente cedo na história evolutiva da Terra. "

Estudos como esses, que examinam o papel desempenhado pela fotossíntese, não são importantes apenas porque nos ajudam a entender como a vida surgiu na Terra. Além disso, eles também podem ajudar a informar a nossa compreensão sobre se a vida pode ou não surgir em planetas extra-solares, e em que condições isso pode ocorrer.

Seu estudo, intitulado "Fotossíntese em planetas habitáveis ​​em torno de estrelas de baixa massa, "apareceu recentemente online e foi submetido ao Avisos mensais da Royal Astronomical Society . Para o bem de seu estudo, Lingam e Loeb procuraram restringir o fluxo de fótons de estrelas do tipo M para determinar se a fotossíntese é possível em planetas terrestres que orbitam estrelas anãs vermelhas. Como Loeb afirmou:

"Em nosso artigo, investigamos se a fotossíntese pode ocorrer em planetas na zona habitável em torno de estrelas de baixa massa. Esta zona é definida como o intervalo de distâncias da estrela onde a temperatura da superfície do planeta permite a existência de água líquida e a química da vida como a conhecemos. Para planetas nessa zona, calculamos o fluxo ultravioleta (UV) iluminando sua superfície em função da massa de sua estrela hospedeira. Estrelas de baixa massa são mais frias e produzem menos fótons UV por quantidade de radiação. "

Consistente com descobertas recentes envolvendo estrelas anãs vermelhas, seu estudo se concentrou em "análogos da Terra, "planetas que têm os mesmos parâmetros físicos básicos da Terra - ou seja, raio, massa, composição, temperatura efetiva, albedo, etc. Uma vez que os limites teóricos da fotossíntese em torno de outras estrelas não são bem compreendidos, eles também trabalharam com os mesmos limites que os da Terra - entre 400 a 750 nm.

A partir disso, Lingam e Loeb calcularam que estrelas de baixa massa do tipo M seriam incapazes de exceder o fluxo mínimo de UV necessário para garantir uma biosfera semelhante à da Terra. Como Loeb ilustrou:

"Isso implica que os planetas habitáveis ​​descobertos nos últimos anos em torno das estrelas anãs próximas, Proxima Centauri (estrela mais próxima do Sol, 4 anos-luz de distância, 0,12 massas solares, com um planeta habitável, Proxima b) e TRAPPIST-1 (40 anos-luz de distância, 0,09 massas solares, com três planetas habitáveis ​​TRAPPIST-1e, f, g), provavelmente não tem uma biosfera semelhante à da Terra. De forma geral, os estudos espectroscópicos da composição da atmosfera dos planetas que transitam por suas estrelas (como TRAPPIST-1) são improváveis ​​de encontrar biomarcadores, como oxigênio ou ozônio, em níveis detectáveis. Se o oxigênio for encontrado, sua origem provavelmente não é biológica. "

Naturalmente, há limites para esse tipo de análise. Como observado anteriormente, Lingam e Loeb indicam que os limites teóricos da fotossíntese em torno de outras estrelas não são bem conhecidos. Até que aprendamos mais sobre as condições planetárias e o ambiente de radiação em torno de estrelas do tipo M, os cientistas serão forçados a usar métricas baseadas em nosso próprio planeta.

Segundo, há também o fato de que estrelas do tipo M são variáveis ​​e instáveis ​​em comparação com o nosso Sol e experimentam surtos periódicos. Citando outras pesquisas, Lingam e Loeb indicam que eles podem ter efeitos positivos e negativos na biosfera de um planeta. Resumidamente, chamas estelares poderiam fornecer radiação UV adicional que ajudaria a desencadear a química prebiótica, mas também pode ser prejudicial para a atmosfera de um planeta.

No entanto, exceto estudos mais intensivos de planetas extra-solares que orbitam estrelas anãs vermelhas, os cientistas são forçados a confiar em avaliações teóricas de quão provável seria a vida nesses planetas. Quanto aos resultados apresentados neste estudo, eles são mais uma indicação de que os sistemas estelares anãs vermelhas podem não ser o lugar mais provável para encontrar mundos habitáveis.

Se for verdade, essas descobertas também podem ter implicações drásticas na Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI). "Uma vez que o oxigênio produzido pela fotossíntese é um pré-requisito para uma vida complexa, como os humanos na Terra, também será necessário para a evolução da inteligência tecnológica, "disse Loeb." Por sua vez, o surgimento deste último abre a possibilidade de encontrar vida por meio de assinaturas tecnológicas, como sinais de rádio ou artefatos gigantes. "

Por enquanto, a busca de planetas habitáveis ​​e de vida continua a ser informada por modelos teóricos que nos dizem o que procurar. Ao mesmo tempo, esses modelos continuam a ser baseados na "vida como a conhecemos" - ou seja, usando análogos da Terra e espécies terrestres como exemplos. Felizmente, os astrônomos esperam aprender muito mais nos próximos anos, graças ao desenvolvimento de instrumentos de última geração.