O ultra-poderoso Telescópio Espacial James Webb será lançado em breve. Depois de implantado e em posição no Ponto 2 de Lagrange Terra-Sol, vai começar a funcionar. Um de seus trabalhos é examinar a atmosfera de exoplanetas e procurar bioassinaturas. Deve ser simples, direito? Basta examinar a atmosfera até encontrar oxigênio, em seguida, feche seu laptop e vá para o bar:Fanfarra, confete, Premio Nobel.

Claro, Os leitores da Universe Today sabem que é mais complicado do que isso. Muito mais complicado.

Na verdade, a presença de oxigênio não é necessariamente confiável. É o metano que pode enviar um sinal mais forte indicando a presença de vida.

O oxigênio pode parecer a coisa óbvia a se procurar na atmosfera de um planeta ao procurar por sinais de vida, mas não é o caso. Sua presença ou ausência não é um indicador confiável. A história da Terra deixa isso claro.

A atmosfera da Terra moderna contém cerca de 21% de oxigênio, e sabemos que a maior parte vem de organismos nos oceanos do planeta. Mas há um obstáculo:uma vez que as cianobactérias na Terra antiga começaram a produzir oxigênio como um subproduto da fotossíntese, ainda demorou muito tempo antes que a atmosfera ficasse oxigenada, possivelmente um bilhão de anos.

E se examinássemos um exoplaneta, não encontrou oxigênio, então seguiu em frente, não percebendo que havia vida lá embaixo, no começo de oxigenar esse mundo? E se estivéssemos um bilhão de anos mais cedo, e a vida ainda não oxigenou a atmosfera do exoplaneta? Os planetas rochosos têm muitos sumidouros de oxigênio, e o oxigênio produzido biologicamente não seria encontrado livre na atmosfera até que essas pias estivessem saturadas.

Foi o que aconteceu na Terra, e é isso que esperamos que aconteça em outros mundos rochosos. Na terra, a atividade geológica agita o magma do manto para a crosta. Muito do material do manto, como ferro, por exemplo, liga-se com o oxigênio atmosférico, puxando-o para fora da atmosfera.

Esta é uma das razões pelas quais os cientistas planetários se concentram em outras coisas, como metano (CH ₄ ) Em um novo jornal, os pesquisadores examinaram o potencial do metano para sinalizar a atividade biológica. Eles dizem que o metano abundante na atmosfera de um planeta provavelmente não virá de vulcões e provavelmente terá uma origem biológica.

O título do artigo é "Metano atmosférico abundante de vulcanismo em planetas terrestres é improvável e fortalece a defesa do metano como bioassinatura." O autor principal é Nicholas Wogan, do Departamento de Ciências Terrestres e Espaciais, Universidade de Washington, e do Virtual Planetary Laboratory da U of W. O artigo foi publicado em The Planetary Science Journal .

Detectar bioassinaturas potenciais, como o metano, nas atmosferas de exoplanetas distantes é complicado. Mas uma vez que algo como metano é detectado, trabalho mais árduo aguarda. Sua presença deve ser investigada no contexto do próprio planeta.

Os pesquisadores de bioassinatura não estão esperando ociosamente o lançamento do Telescópio Espacial James Webb. Eles pensaram muito na detecção de bioassinaturas com o telescópio. Os cientistas propuseram que as atmosferas planetárias com abundante metano e dióxido de carbono em desequilíbrio poderiam ser uma bioassinatura forte. Em seu jornal, os autores apontam que "... poucos estudos exploraram a possibilidade de HC não biológico ₄ e companhia ₂ e pistas contextuais relacionadas. "Neste caso, não biológico significa vulcões.

Os autores queriam usar um modelo termodinâmico para investigar se a liberação de gases do magma vulcânico em planetas semelhantes à Terra poderia colocar CH ₄ e companhia ₂ na atmosfera. Em essência, eles descobriram que os vulcões provavelmente não produziriam as mesmas quantidades de metano que as fontes biológicas poderiam. Não é impossível, apenas improvável.

Isso ocorre principalmente porque o hidrogênio gosta de permanecer no magma. H ₂ O é altamente solúvel em magma, limitar a quantidade de H que é liberada e, consequentemente, restringe a quantidade de CH ₄ está presente na atmosfera de um planeta. Outra razão é que CH ₄ em si requer magma de baixa temperatura para liberar o gás, ao passo que a maior parte do magma da Terra é de temperatura mais alta.

Naqueles casos improváveis ​​em que o vulcanismo poderia produzir grandes quantidades de metano, os autores encontraram, eles também produziriam dióxido de carbono. A antiga Terra arqueana era muito mais vulcanicamente ativa do que a moderna Terra. Durante o período arqueano, O fluxo de calor da Terra foi até três vezes maior do que é atualmente. De acordo com o estudo, poderia ter produzido 25 vezes mais magma do que a Terra moderna e muito mais metano. Mas a mesma atividade que produziu todo esse metano também produziria muito mais dióxido de carbono. Este, os autores apontam, é um falso-positivo detectável. Mas se metano abundante for detectado sem acompanhar quantidades de CO ₂ , então essa é uma bioassinatura mais confiável.

Os autores dizem que seria difícil explicar a detecção de metano e dióxido de carbono sem invocar fontes biológicas, pelo menos para quaisquer planetas semelhantes à Terra. Eles também concluíram que uma quantidade pequena ou insignificante de monóxido de carbono detectada em uma atmosfera fortalece o CH ₄ + CO ₂ bioassinatura porque "... a vida consome CO atmosférico prontamente, enquanto a redução dos gases vulcânicos provavelmente causam o acúmulo de CO na atmosfera do planeta. "

Os pesquisadores concluem com uma nota de advertência, ressaltando que este trabalho é todo baseado no que sabemos sobre a Terra e outros planetas em nosso próprio sistema solar. Até que ponto esse conhecimento pode ser estendido a milhares de exoplanetas diferentes não está claro.

"Essas conclusões devem ser tomadas com cautela porque se baseiam no que se entende sobre os processos que ocorrem na Terra e em nosso sistema solar, que pode ser uma amostra muito esparsa do que é possível, " eles escrevem.