Esta ilustração artística mostra planetas orbitando uma estrela anã vermelha. Muitas anãs vermelhas têm planetas nas suas zonas habitáveis, mas a erupção das anãs vermelhas pode significar que essas zonas não são habitáveis. Uma nova pesquisa explora a ideia. Crédito:NASA Embora a ciência dos exoplanetas tenha avançado significativamente nas últimas duas décadas, ainda estamos numa situação infeliz. Os cientistas só podem fazer suposições fundamentadas sobre quais exoplanetas podem ser habitáveis. Mesmo o exoplaneta mais próximo está a quatro anos-luz de distância e, embora quatro seja um número inteiro pequeno, a distância é enorme.
Isso não impede os cientistas de tentarem juntar as peças.
Uma das questões mais importantes na ciência e na habitabilidade dos exoplanetas diz respeito às anãs vermelhas. As anãs vermelhas são abundantes e pesquisas mostram que elas hospedam multidões de planetas. Embora gigantes gasosos como Júpiter sejam comparativamente raros em torno de anãs vermelhas, outros planetas não o são. Dados observacionais mostram que cerca de 40% das anãs vermelhas hospedam planetas super-Terras nas suas zonas habitáveis.
As anãs vermelhas têm algumas coisas a seu favor quando se trata de habitabilidade de exoplanetas. Estas estrelas de baixa massa têm uma vida útil extremamente longa, o que significa que a produção de energia é estável durante longos períodos de tempo. Pelo que sabemos, isso é um benefício para a habitabilidade potencial e para a evolução da vida complexa. A estabilidade dá à vida a chance de responder às mudanças e persistir em seus nichos.
Mas as anãs vermelhas também têm um lado negro:as chamas. Todas as estrelas brilham até certo ponto, até mesmo o nosso sol. Mas a explosão do Sol não está nem no mesmo nível da explosão da anã vermelha. As anãs vermelhas podem brilhar tão poderosamente que podem duplicar o seu brilho num período muito curto de tempo. Existe alguma maneira de a vida sobreviver em planetas anãs vermelhas?
Novas pesquisas realizadas por cientistas de Portugal e da Alemanha examinam essa questão. Para testar a ideia da habitabilidade do exoplaneta da anã vermelha, os investigadores usaram um tipo comum de molde e submeteram-no à radiação simulada da anã vermelha, protegido apenas por uma atmosfera marciana simulada.
A pesquisa é "Quão habitáveis são os exoplanetas anões M? Modelando as condições da superfície e explorando o papel das melaninas na sobrevivência dos esporos de Aspergillus niger sob radiação semelhante à do exoplaneta." O autor principal é Afonso Mota, astrobiólogo do Grupo de Investigação em Microbiologia Aeroespacial do Instituto de Medicina Aeroespacial do Centro Aeroespacial Alemão (DLR). O artigo foi submetido à revista Astrobiology e está atualmente disponível no servidor de pré-impressão arXiv .
Esta figura da pesquisa mostra a radiação UV e de raios X do topo da atmosfera nos exoplanetas Proxima Centauri e TRAPPIST-1. Crédito:Mota et al, 2024
Aspergillus niger é onipresente no solo e é comumente conhecido pelo mofo preto que pode causar em algumas frutas e vegetais. É também um prolífico produtor de melanina. A melanina absorve a luz com muita eficiência e, em humanos, a melanina é produzida pela exposição à radiação UV e escurece a pele. As melaninas são comuns na natureza e os extremófilos as utilizam para se protegerem. A melanina pode dissipar até 99,9% dos UV absorvidos. Os cientistas pensam que o aparecimento de melaninas pode ter desempenhado um papel crítico no desenvolvimento da vida na Terra, protegendo os organismos da radiação prejudicial do sol.
Em essência, esta pesquisa faz uma pergunta bastante simples. A melanina do Aspergillus niger pode ajudá-lo a sobreviver à explosão da anã vermelha quando protegido por uma atmosfera tênue como a de Marte?
Proxima Centauri e TRAPPIST-1 são anãs vermelhas bem conhecidas na ciência de exoplanetas porque hospedam exoplanetas rochosos em suas zonas habitáveis. Este estudo se concentra em Proxima Centauri b (doravante PCB) e TRAPPIST-1 e (doravante T1e). Ambos provavelmente terão temperaturas que permitem a existência de água líquida em suas superfícies, dadas as propriedades atmosféricas corretas. Tanto o PCB quanto o T1e provavelmente também possuem ambientes de radiação toleráveis.
É impossível modelar perfeitamente as condições da superfície destes planetas, mas os investigadores podem chegar perto usando o que é chamado de temperatura de equilíbrio. Medir a explosão estelar é mais fácil porque pode ser observada com precisão a grandes distâncias. A produção de melanina em A. niger também é bem compreendida. Ao trabalhar com todos os três factores, os investigadores conseguiram modelar como o bolor se comportaria na superfície de um planeta habitável em torno de uma anã vermelha.
“No contexto da astrobiologia, e particularmente da astromicologia, o estudo dos fungos extremotolerantes revelou-se fundamental para uma melhor compreensão dos limites da vida e da habitabilidade”, escrevem os autores. “Aspergillus niger, um fungo filamentoso extremotolerante, tem sido frequentemente usado como organismo modelo para estudar a sobrevivência de fungos em ambientes extremos, crescendo em uma ampla gama de condições”.
Os esporos do A. niger têm um revestimento complexo e denso de melanina que os protege da radiação UV e dos raios X. Eles foram encontrados na Estação Espacial Internacional, uma prova de sua capacidade de resistir a alguns dos perigos do espaço. Embora sejam terrestres, os cientistas podem usá-los para estudar a potencial habitabilidade dos exoplanetas.
Neste trabalho, os investigadores testaram a capacidade de sobrevivência dos esporos de A. niger em condições simuladas de superfície de PCB e T1c, onde as estrelas anãs vermelhas banham as superfícies planetárias com poderosa radiação UV e raios-X.
Esta figura da pesquisa mostra a dose estimada de absorção de raios X no subsolo através de uma fina camada de solo (laranja) ou água (azul). A água tem menor capacidade de atenuar esses fótons de alta energia, portanto é necessária uma camada de água mais espessa para reduzir a mesma dose em comparação ao solo. As três linhas tracejadas representam os valores de LD90 (dose letal para 90% da população) para E. coli, A. niger e D. radiodurans. E. coli é uma bactéria comum e D. radiodurans é um extremófilo resistente à radiação. Crédito:Mota et al, 2024
Os pesquisadores testaram diferentes tipos de esporos de A. niger em diferentes soluções. Uma era uma cepa selvagem, uma era uma cepa mutante modificada para produzir e excretar piomelanina, uma das melaninas de particular interesse para os cientistas, e a terceira era uma cepa deficiente em melanina. Os esporos foram suspensos em soluções salinas, soluções ricas em melanina ou uma solução controle por um período de tempo enquanto eram expostos a diferentes quantidades de raios X e radiação UV.
Após a exposição, os três tipos de esporos de A. niger foram testados quanto à sua capacidade de sobrevivência e viabilidade.
Os resultados mostram que A. niger seria capaz de sobreviver aos ambientes de intensa radiação que podem esterilizar as superfícies dos exoplanetas anãs vermelhas. Não se estiver diretamente exposto, mas apenas sob alguns milímetros de solo ou água. “Se não fossem atenuados, os raios X das explosões provavelmente esterilizariam a superfície de todos os exoplanetas estudados. No entanto, os microrganismos adequados para sobreviver sob a superfície não seriam afetados pela maioria das fontes de radiação exógena sob alguns milímetros de solo ou água”, explicam os pesquisadores. .
O que o estudo resume é a melanina. Quanto mais melanina houver, maior será a taxa de sobrevivência do A. niger.
“Os experimentos realizados neste estudo corroboram o propósito multifuncional da melanina, uma vez que os esporos de A. niger MA93.1 germinaram de forma mais rápida e eficiente em um extrato rico em melanina quando comparados às duas soluções de controle”, escrevem os autores. A. niger MA93.1 é a cepa mutante modificada para produzir e excretar melanina.
Para os exoplanetas T1e e PCb, a investigação é promissora para aqueles de nós que esperam habitabilidade noutros planetas. Quando se trata de radiação UV-C, uma fração significativa de esporos de amostras contendo melanina poderia sobreviver às supererupções que atingem PCB e T1e, mesmo com muito pouca proteção atmosférica. A exposição aos raios X foi semelhante.
Embora todos gostemos de imaginar vida complexa em outras partes do universo, é mais provável que tropecemos em mundos nada parecidos com a Terra. Se encontrarmos vida, provavelmente serão organismos simples que encontrarão uma maneira de sobreviver no que consideraríamos ambientes marginais ou extremos. Como as anãs vermelhas são tão comuns, é provavelmente aí que encontraremos esta vida.
Este estudo reforça essa ideia.
“Além disso”, escrevem os autores na sua conclusão, “os resultados deste trabalho mostraram como A. niger, tal como outros organismos extremotolerantes e extremofílicos, seriam capazes de sobreviver a duras condições de radiação na superfície de alguns exoplanetas anões-M”.
A melanina desempenha um papel crítico na sua sobrevivência potencial, concluem os autores. “Além disso, as soluções ricas em melanina demonstraram ser altamente benéficas para a sobrevivência e germinação dos esporos de A. niger, particularmente quando tratadas com altas doses de radiação UV e raios X”.
Há uma discussão científica em andamento sobre a habitabilidade dos exoplanetas anãs vermelhas, com a explosão desempenhando um papel proeminente. Mas esta pesquisa mostra que talvez seja muito cedo para descartar as anãs vermelhas, ao mesmo tempo que lança luz sobre como a vida na Terra pode ter acontecido.
“Estes resultados oferecem uma visão sobre como as formas de vida podem suportar eventos e condições prejudiciais prevalecentes nos exoplanetas e como a melanina pode ter tido um papel na origem e evolução da vida na Terra e talvez noutros mundos.”
