A fotossíntese mudou a Terra de maneiras poderosas. Quando os organismos fotossintéticos apareceram, isso levou ao Grande Evento de Oxigenação. Isso permitiu que a vida multicelular evoluísse e resultou na camada de ozônio. A vida pôde se aventurar na terra, protegida da intensa radiação ultravioleta do Sol.
Mas os organismos fotossintéticos da Terra evoluíram sob a iluminação específica do Sol. Como as plantas se sairiam sob outras estrelas?
Nosso Sol é um Estrela tipo Gàs vezes chamada de anã amarela. Parece uma estrela normal para nós, mas anãs amarelas não são tão comuns. Apenas cerca de 7% a 8% das estrelas na Via Láctea são estrelas do tipo G. Quando se trata de entender a habitabilidade em exoplanetas, precisamos entender os tipos mais abundantes de estrelas.
Alguns cientistas propõem que Estrelas anãs K são as estrelas hospedeiras mais ideais para exoplanetas habitáveis. Elas têm entre 50% e 80% da massa de estrelas do tipo G, são mais abundantes e têm luminosidades estáveis por bilhões de anos a mais do que estrelas semelhantes ao Sol. O Sol será estável na sequência principal por cerca de 10 bilhões de anos, enquanto estrelas do tipo K podem ser estáveis por até 70 bilhões de anos. Apesar disso, muitas pesquisas sobre habitabilidade de exoplanetas se concentram em anãs M, ou anãs vermelhas, que podem ser muito mais inóspitas à vida por causa de queima e bloqueio de maré.
Em um novo estudo, um trio de pesquisadores simulou a saída de luz de uma estrela anã K e cultivou dois organismos fotossintéticos nessas condições para ver como eles respondiam. O artigo de pesquisa é “Observação de fotossíntese significativa em agrião e cianobactérias sob iluminação simulada de uma estrela anã K.” Foi publicado no International Journal of Astrobiology, e a autora principal é Iva Vilović, uma estudante de doutorado no Grupo de Pesquisa em Astrobiologia da Universidade Técnica de Berlim.
Jardim agrião, cujo nome latino é Etiqueta de identificação é uma verdura de jardim comum usada em saladas, sopas e sanduíches. É uma planta adaptável que cresce rápidoly. A cianobactéria Chroococcidiopsis é um extremófilo conhecido por permanecer dormente por 13 milhões de anos e permanecer viável. Ela pode resistir à radiação, à dessecação e a temperaturas extremas e é de interesse em astrobiologia.
Esperamos que a fotossíntese desempenhe um papel na astrobiologia. A luz das estrelas fornece a energia para os organismos sintetizarem compostos orgânicos. Para entender a fotossíntese na astrobiologia, precisamos entender como outras estrelas poderiam alimentar a fotossíntese. “Portanto, entender qualquer planeta no contexto de seu ambiente estelar é um passo essencial para avaliar sua habitabilidade”, escrevem os autores.
Os astrônomos procuram planetas semelhantes à Terra ao redor de estrelas semelhantes ao Sol porque essa é a única vida que conhecemos. Eles também prestam atenção especial às anãs M porque elas são muito abundantes e são conhecidas por hospedar muitos exoplanetas rochosos em suas zonas habitáveis. Cientistas demonstraram que organismos fotossintéticos da Terra podem crescer sob luz simulada de anãs M. Mas a habitabilidade das anãs M enfrenta uma série de barreiras potenciais.
Neste trabalho, os pesquisadores se concentraram nas anãs K. Elas não têm a atividade magnética que parece gerar uma explosão extremamente poderosa nas anãs M, uma explosão tão poderosa que poderia esterilizar planetas em sua zona habitável de água líquida. As zonas habitáveis ao redor das anãs K também estão longe o suficiente para que os planetas não sejam bloqueados por maré, outra barreira potencial à habitabilidade que afeta as anãs M. As anãs K também se tornam habitáveis mais cedo em suas vidas do que as anãs M devido ao rápido enfraquecimento de seus fluxos de FUV e raios X.
“Combinando tudo, as anãs K podem ser consideradas as ‘estrelas Cachinhos Dourados’ na busca por planetas potencialmente portadores de vida”, escrevem os autores.
O trio de pesquisadores expôs mudas de agrião a três regimes de luz diferentes: luz solar, luz anã K e nenhuma luz. Visualmente, as amostras solares e anãs K eram semelhantes, embora, na maioria das vezes, as sementes brotassem um ou dois dias antes do que sob luz solar. A amostra anã K também tinha uma área de superfície foliar marginalmente maior.
Após sete dias, uma vista lateral das amostras mostrou que a altura e o alongamento do caule eram diferentes. Sob a iluminação K-anã, o agrião cresceu mais alto.
Os pesquisadores também mediram o conteúdo de água e a massa seca. Sob condições anãs K, o agrião tinha um conteúdo de água ligeiramente maior, enquanto o conteúdo seco era menor em comparação às condições solares.
Os pesquisadores também testaram a eficiência fotossintética e não encontraram nenhuma diferença significativa entre as amostras solares e anãs K.
O extremófilo resistente Cyanobacterium Chroococcidiopsis sp. CCMEE 029 está na outra ponta do espectro do agrião de jardim de crescimento rápido. É um sobrevivente que pode suportar longos períodos de dormência e condições extremas de crescimento. Os pesquisadores também o cultivaram sob condições solares, anãs K e escuras.
Eles mediram a densidade média integrada (IntD) da cianobactéria, que é um indicador do crescimento da cultura. Eles descobriram que a amostra anã K exibiu valores mais altos do que a amostra solar, mas as diferenças não foram consideradas significativas. Previsivelmente, “Cianobactérias sob condições de escuridão constante falharam em exibir IntD significativamente mensurável”, escrevem os autores em seu artigo.
Eles ressaltam que seu estudo não replicou completamente as condições naturais. A intensidade da luz solar muda ao longo do dia, mas eles não incluíram isso em seu estudo. “A intensidade da luz solar na Terra varia ao longo do dia, com picos de intensidade ocorrendo durante as horas centrais. Essa variação é crucial para que as plantas se adaptem e respondam às mudanças nas condições de luz, incluindo a ativação do resfriamento não fotoquímico (NPQ) para mitigar os efeitos do excesso de luz”, eles escrevem. O NPQ ajuda as plantas a lidar com períodos de excesso de luz, ou seja, luz acima do que ela pode fotossintetizar, dissipando-a como calor.
“Compreender os efeitos da radiação das anãs K na fotossíntese e no crescimento é de suma importância não apenas para a avaliação de sua viabilidade para organismos fototróficos, mas também para a interpretação de bioassinaturas atmosféricas fora do Sistema Solar”, explicam os autores. Outras pesquisas nessa área se concentraram nas anãs M, e esse trio de pesquisadores diz que, até onde sabem, a deles é a primeira a olhar para a fotossíntese e as anãs K.
“Esses resultados podem nos aproximar de abordar quais ambientes estelares poderiam ser os candidatos ideais na busca por mundos habitáveis”, escrevem os autores. “Essas descobertas não apenas destacam os mecanismos de enfrentamento de organismos fotossintéticos a ambientes de radiação modificados, mas também implicam a principal habitabilidade de exoplanetas orbitando estrelas anãs K.”
