p Na busca por vida em outros planetas, a presença de oxigênio na atmosfera de um planeta é um sinal potencial de atividade biológica que pode ser detectada por telescópios futuros. Um novo estudo, Contudo, descreve vários cenários nos quais um planeta rochoso sem vida ao redor de uma estrela semelhante ao Sol poderia evoluir para ter oxigênio em sua atmosfera. p As novas descobertas, publicado em 13 de abril em AGU Advances , destacam a necessidade de telescópios de última geração capazes de caracterizar ambientes planetários e buscar múltiplas linhas de evidência de vida, além de detectar oxigênio.

p "Isso é útil porque mostra que há maneiras de obter oxigênio na atmosfera sem vida, mas existem outras observações que você pode fazer para ajudar a distinguir esses falsos positivos do negócio real, "disse o primeiro autor Joshua Krissansen-Totton, um Sagan Fellow no Departamento de Astronomia e Astrofísica da UC Santa Cruz. "Para cada cenário, tentamos dizer o que o seu telescópio precisa ser capaz de fazer para distinguir isso do oxigênio biológico. "

p Nas próximas décadas, talvez no final dos anos 2030, astrônomos esperam ter um telescópio capaz de tirar imagens e espectros de planetas potencialmente semelhantes à Terra ao redor de estrelas semelhantes ao sol. Coautor Jonathan Fortney, professor de astronomia e astrofísica e diretor do Laboratório de Outros Mundos da UCSC, disse que a ideia seria visar planetas semelhantes o suficiente à Terra para que a vida pudesse ter surgido neles e caracterizar suas atmosferas.

p "Tem havido muita discussão sobre se a detecção de oxigênio é um sinal de vida 'suficiente', "disse ele." Este trabalho realmente defende a necessidade de saber o contexto de sua detecção. Quais outras moléculas são encontradas além do oxigênio, ou não encontrado, e o que isso diz sobre a evolução do planeta? "

p Isso significa que os astrônomos vão querer um telescópio que seja sensível a uma ampla faixa de comprimentos de onda para detectar diferentes tipos de moléculas na atmosfera de um planeta.

p Os pesquisadores basearam suas descobertas em um detalhado, modelo computacional de ponta a ponta da evolução dos planetas rochosos, começando de suas origens derretidas e se estendendo por bilhões de anos de resfriamento e ciclos geoquímicos. Ao variar o estoque inicial de elementos voláteis em seus planetas modelo, os pesquisadores obtiveram uma gama surpreendentemente ampla de resultados.

p O oxigênio pode começar a se acumular na atmosfera de um planeta quando a luz ultravioleta de alta energia divide as moléculas de água na atmosfera superior em hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio leve preferencialmente escapa para o espaço, deixando o oxigênio para trás. Outros processos podem remover o oxigênio da atmosfera. Monóxido de carbono e hidrogênio liberados pela liberação de gás da rocha derretida, por exemplo, vai reagir com o oxigênio, e o desgaste da rocha também absorve o oxigênio. Esses são apenas alguns dos processos que os pesquisadores incorporaram ao seu modelo de evolução geoquímica de um planeta rochoso.

p "Se você executar o modelo para a Terra, com o que pensamos ser o estoque inicial de voláteis, você obtém com segurança o mesmo resultado todas as vezes - sem vida, você não obtém oxigênio na atmosfera, "Krissansen-Totton disse." Mas também encontramos vários cenários onde você pode obter oxigênio sem vida. "

p Por exemplo, um planeta que é como a Terra, mas começa com mais água, vai acabar com oceanos muito profundos, colocando imensa pressão sobre a crosta. Isso efetivamente desliga a atividade geológica, incluindo todos os processos como derretimento ou intemperismo de rochas que removeriam o oxigênio da atmosfera.

p No caso oposto, onde o planeta começa com uma quantidade relativamente pequena de água, a superfície de magma do planeta inicialmente derretido pode congelar rapidamente enquanto a água permanece na atmosfera. Essa "atmosfera de vapor" coloca água suficiente na alta atmosfera para permitir o acúmulo de oxigênio à medida que a água se quebra e o hidrogênio escapa.

p "A sequência típica é que a superfície do magma se solidifica simultaneamente com a condensação da água em oceanos na superfície, "Krissansen-Totton disse." Na Terra, uma vez que a água condensou na superfície, as taxas de fuga eram baixas. Mas se você reter uma atmosfera de vapor depois que a superfície derretida se solidificou, há uma janela de cerca de um milhão de anos quando o oxigênio pode se acumular porque há altas concentrações de água na alta atmosfera e nenhuma superfície derretida para consumir o oxigênio produzido pelo escape de hidrogênio. "

p Um terceiro cenário que pode levar ao oxigênio na atmosfera envolve um planeta que é parecido com a Terra, mas começa com uma proporção maior de dióxido de carbono para água. Isso leva a um efeito estufa descontrolado, tornando muito quente para a água condensar da atmosfera para a superfície do planeta.

p "Neste cenário semelhante ao de Vênus, todos os voláteis começam na atmosfera e poucos são deixados para trás no manto para serem eliminados de gás e enxugar o oxigênio, "Krissansen-Totton disse.

p Ele observou que estudos anteriores se concentraram em processos atmosféricos, Considerando que o modelo usado neste estudo explora a evolução geoquímica e térmica do manto e da crosta do planeta, bem como as interações entre a crosta e a atmosfera.

p "Não é computacionalmente intensivo, mas há muitas partes móveis e processos interconectados, " ele disse.