Nos últimos anos, o número de planetas extra-solares descobertos em torno do tipo M nas proximidades (estrelas anãs vermelhas) aumentou consideravelmente. Em muitos casos, esses planetas confirmados são "parecidos com a Terra", o que significa que são terrestres (também conhecidos como rochosos) e têm tamanho comparável ao da Terra. Essas descobertas foram especialmente emocionantes, já que as estrelas anãs vermelhas são as mais comuns no Universo - representando 85% das estrelas apenas na Via Láctea.
Infelizmente, numerosos estudos foram realizados ultimamente, indicando que esses planetas podem não ter as condições necessárias para sustentar a vida. O mais recente é da Universidade de Harvard, onde o pesquisador de pós-doutorado Manasvi Lingam e o professor Abraham Loeb demonstram que os planetas em torno 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 deserto Hadean ou Archean Eon), numa época em que a atmosfera do planeta teria sido tóxica para a vida hoje. Entre 2,9 a 3 bilhões de anos atrás, as bactérias fotossintetizantes começaram a aparecer e começaram 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 esse período, os organismos fotossintéticos gradualmente converteram a atmosfera da Terra de uma composta predominantemente por dióxido de carbono e metano em uma composta por nitrogênio e gás oxigênio (~ 78% e 21%, respectivamente).
Curiosamente, acredita-se que outras formas de fotossíntese tenham surgido ainda mais cedo que a fotossíntese da clorofila. Isso inclui a fotossíntese da retina, que surgiu em ca. 2,5 a 3,7 bilhões de anos atrás e ainda existe hoje em ambientes de nicho limitados. Como o nome sugere, esse processo depende da retina (um tipo de pigmento púrpura) para absorver a energia solar na parte verde-amarela do espectro visível (400 a 500 nm).
Também há fotossíntese anoxigênica (onde o dióxido de carbono e duas moléculas de água são processadas para criar formaldeído, água e gás oxigênio), que se acredita serem anteriores à fotossíntese oxigenada. Como e quando diferentes tipos de fotossíntese surgiram é fundamental para entender quando a vida na Terra começou. Como o professor Loeb explicou à Space Magazine por e-mail:
"Fotossíntese" significa "reunir" (síntese) pela luz (foto). É um processo usado pelas plantas, algas ou bactérias para converter a luz solar em energia química que alimenta suas atividades. A energia química é armazenada em moléculas à base de carbono, que são sintetizadas a partir de dióxido de carbono e água. Esse processo geralmente libera oxigênio como subproduto, necessário para a nossa existência. No 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 da fotossíntese, não são importantes apenas porque nos ajudam a entender como a vida surgiu na Terra. Além disso, eles também poderiam ajudar a informar nosso entendimento sobre se a vida poderia ou não emergir em planetas extra-solares e em que condições isso poderia ocorrer.
O estudo, intitulado "Fotossíntese em planetas habitáveis em torno de estrelas de baixa massa", apareceu recentemente on-line e foi submetido ao Avisos mensais da Royal Astronomical Society. Para o 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 ao redor de estrelas de baixa massa. Esta zona é definida como o intervalo de distâncias da estrela em que a temperatura da superfície do planeta permite a existência de água líquida e a química da vida como a conhecemos. Para os 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 possuem os mesmos parâmetros físicos básicos da Terra - isto é, raio, massa, composição, temperatura efetiva, albedo, etc. Desde os limites teóricos da fotossíntese ao redor de outras estrelas não são bem conhecidas, elas também trabalharam com os mesmos limites da Terra - entre 400 e 750 nm.
A partir disso, Lingam e Loeb calcularam que estrelas do tipo M de baixa massa 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, a 4 anos-luz de distância, 0,12 massa solar, com um planeta habitável, Proxima b) e TRAPPIST-1 ( A 40 anos-luz de distância, 0,09 massas solares, com três planetas habitáveis TRAPPIST-1e, f, g), provavelmente não possuem uma biosfera semelhante à Terra. De maneira mais geral, é improvável que os estudos espectroscópicos da composição da atmosfera de planetas que transitam por suas estrelas (como o TRAPPIST-1) encontrem biomarcadores, como oxigênio ou ozônio, em níveis detectáveis. Se for encontrado oxigênio, é provável que sua origem não seja biológica. ”
Naturalmente, existem 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, também há o fato de que as estrelas do tipo M são variáveis e instáveis em comparação com o nosso Sol e sofrem crises periódicas. Citando outras pesquisas, Lingam e Loeb indicam que eles podem ter efeitos positivos e negativos na biosfera de um planeta. Em resumo, as explosões estelares podem fornecer radiação UV adicional que ajudaria a desencadear a química prebiótica, mas também poderia ser prejudicial para a atmosfera de um planeta.
No entanto, impedindo estudos mais intensivos de planetas extra-solares que orbitam estrelas anãs vermelhas, os cientistas são forçados a confiar em avaliações teóricas de quão provável a vida seria nesses planetas. Quanto às descobertas apresentadas neste estudo, são mais uma indicação de que os sistemas de estrelas anãs vermelhas podem não ser o local mais provável para encontrar mundos habitáveis.
Se verdade, essas descobertas também podem ter implicações drásticas na Pesquisa de Inteligência Extra-Terrestre (SETI). "Como o oxigênio produzido pela fotossíntese é um pré-requisito para a vida complexa, como os seres humanos na Terra, também será necessário que a inteligência tecnológica evolua", disse Loeb. "Por sua vez, o surgimento deste último abre a possibilidade de encontrar vida através de assinaturas tecnológicas, como sinais de rádio ou artefatos gigantes".
Por enquanto, a busca de planetas e vida habitáveis continua a ser informada por modelos teóricos que nos dizem o que procurar. Ao mesmo tempo, esses modelos continuam 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 da próxima geração.
Quanto mais aprendermos sobre os sistemas de exoplanetas, maior será a probabilidade de determinar se eles são ou não habitáveis. Mas, no final, não saberemos o que mais deveríamos procurar até encontrá-lo. Esse é o grande paradoxo quando se trata da busca de inteligência extraterrestre, sem mencionar esse outro grande paradoxo (procure!).
