Os astrônomos encontraram alguns exoplanetas bastante selvagens. Alguns são bolas de lava a temperatura do inferno, uma é parcialmente feito de diamantee outro pode Ferro fundido por chuva. No entanto, nem todos os exoplanetas são extremos. Alguns são mundos rochosos e aproximadamente do tamanho da terra nas zonas habitáveis de suas estrelas.
A vida simples da Terra poderia sobreviver em alguns desses mundos menos extremos?
Atualmente, descrevemos a zona habitável de um sistema solar por água líquida. Se um planeta estiver na distância certa, desde sua estrela para hospedar águas superficiais estáveis, consideramos que está na zona habitável. No entanto, novas pesquisas estão adotando uma abordagem diferente, enfatizando o papel que a atmosfera de um planeta desempenha na habitabilidade.
Os cientistas por trás dessa pesquisa testaram sua idéia vendo se os micróbios poderiam sobreviver em mundos simulados.
A nova pesquisa é “O papel da composição atmosférica na definição dos limites da zona habitável e no apoio ao crescimento de E. coli.”Está disponível no site de pré-impressão arxiv.org. A autora principal é Asena Kuzucan, pesquisadora de pós-doutorado do Departamento de Astronomia da Universidade de Genebra, na Suíça.
Descobrimos quase 6.000 exoplanetas em cerca de 4.300 sistemas planetários. Nosso crescente catálogo de exoplanetas nos faz pensar na vida. Existe vida em outros lugares e algum desses milhares de exoplanetas é habitável?
Alguns provocaram a possibilidade. TRAPPIST1-E e Perto do centauro B são planetas rochosos nas zonas habitáveis de suas estrelas. Você-700 d Orbita uma estrela pequena e fria e pode estar em sua zona habitável. Existem muitos outros.
A definição simples da zona habitável é restrita à distância de um planeta de sua estrela e se a água líquida pode persistir em sua superfície a essa distância. No entanto, os cientistas sabem que a atmosfera de um planeta desempenha um grande papel na habitabilidade. Uma atmosfera espessa em um planeta fora da zona habitável poderia ajudá -lo a manter a água líquida.
“Cada atmosfera influencia exclusivamente a probabilidade de água líquida da superfície, definindo a zona habitável (Hz), a região em torno de uma estrela onde a água líquida pode existir”, escreve os autores. A água líquida não garante que um mundo seja habitável, no entanto. Para entender melhor a habitabilidade dos exoplanetas, os pesquisadores seguiram uma abordagem dupla.
Eles começaram estimando as condições da superfície exoplaneta perto da borda interna do Hz de uma estrela com diferentes composições atmosféricas.
Em seguida, eles consideraram se os micróbios da Terra poderiam sobreviver nesses ambientes. Eles fizeram experimentos de laboratório em E. coli para ver como ou se poderiam crescer e sobreviver. Eles se concentraram nas diferentes composições de gás nessas atmosferas. As composições atmosféricas eram padrão (Terra), ar, hidrogênio molecular rico em CO2, rico em N2, rico em N2, rico em CH4 e puro.
Seus experimentos usaram 15 garrafas separadas, 3 para cada uma das 5 composições atmosféricas. Cada garrafa foi inoculada com E. coli K-12, uma cepa laboratorial de E. coli que é uma pedra angular dos estudos de biologia molecular.
“Essa combinação inovadora de modelagem climática e experimentos biológicos preenche previsões climáticas teóricas com resultados biológicos”, eles escrevem em suas pesquisas.
Juntamente com seus experimentos de laboratório, a equipe realizou uma série de simulações com diferentes composições atmosféricas e características planetárias. “Para cada composição atmosférica que simulamos, a água é um componente variável que pode condensar ou evaporar em função das condições de pressão/temperatura”, eles escrevem. Para cada composição atmosférica, eles simularam planetas a diferentes distâncias orbitais, a fim de definir a borda interna do Hz. Eles também variaram a pressão atmosférica.
“Utilizando simulações de GCM 3D (modelo de circulação geral), este estudo fornece uma primeira olhada em como essas composições atmosféricas influenciam a borda interna da zona habitável, oferecendo informações valiosas sobre os limites teóricos da habitabilidade nessas condições extremas”, explicam os autores.
“Nossas descobertas indicam que a composição atmosférica afeta significativamente os padrões de crescimento bacteriano, destacando a importância de considerar diversas atmosferas na avaliação da habitabilidade dos exoplanetas e avançando a busca pela vida além da Terra”, escrevem eles.
E. coli se saiu surpreendentemente bem em composições atmosféricas variadas. Embora houvesse um atraso após a inoculação à medida que a E. coli adaptou, a densidade celular aumentou em alguns dos testes. A atmosfera rica em hidrogênio se saiu surpreendentemente bem.
“No primeiro dia após a inoculação, as densidades celulares haviam aumentado nas atmosferas padrão de ar, ricas em N2, ricas em N2 e puras”, escrevem os autores. “Embora as densidades celulares tenham aumentado de maneira semelhante nas atmosferas padrão, ricas em ar, ricas em CH4 e ricas em N2, um aumento um pouco mais forte foi observado na atmosfera pura de H2. A rápida adaptação de E. coli ao H2 puro sugere que as atmosferas ricas em hidrogênio podem suportar a vida microbiana anaeróbica assim que ocorrer aclimatação. ”
Por outro lado, para os resultados do H2, os resultados do CO2 ficaram atrasados. “O CO2 puro, no entanto, apresentou consistentemente o ambiente mais desafiador, com um crescimento significativamente mais lento”, afirma o artigo.
Seus resultados sugerem que planetas com atmosferas anaeróbicas que são dominadas por H2, CH4 ou
O N2 ainda pode suportar a vida microbiana, mesmo que o crescimento inicial seja mais lento do que no ar da Terra. “A capacidade de se adaptar a condições menos favoráveis implica que a vida poderia persistir em tais planetas, com tempo suficiente para aclimatação”, escrevem os autores.
A atmosfera rica em CO2 é o outlier neste trabalho. “O crescimento consistentemente fraco no CO2 puro destaca as limitações desse gás na vida de apoio, particularmente para organismos heterotróficos como E. coli”, escrevem Kuzucan e seus co-pesquisadores. No entanto, os autores apontam que algumas formas de vida podem usar o CO2 como fonte de carbono em alguns ambientes. Eles explicam que os planetas com esses tipos de atmosferas ainda podem hospedar organismos adaptados a eles, como quimiotróficos ou extremófilos.
Este trabalho combina fatores atmosféricos e biológicos para entender Hzs exoplanetas. “Um dos nossos principais objetivos era definir os limites da Hz para planetas dominados por H2 e CO2 usando a modelagem climática 3D, especificamente o modelo PCM genérico”, explicam os autores.
Eles descobriram que as atmosferas de H2 têm um efeito de aquecimento, “empurrando a borda interna do Hz para distâncias orbitais adicionais do que as atmosferas dominadas por CO2”. Pode se estender para 1,4 Au a 5 bar, enquanto as atmosferas de CO2 na mesma pressão foram limitadas a 1,2 Au. “Isso demonstra o profundo impacto da composição atmosférica no clima planetário e destaca como as atmosferas H2 podem estender o
Zona habitável mais longe de suas estrelas anfitriãs ”, escrevem os pesquisadores.
Algumas das atmosferas que testaram provavelmente não persistem na natureza, mas os resultados ainda são cientificamente valiosos.
“Embora alguns dos cenários atmosféricos apresentados aqui (1-bar H2 e CO2) sejam simplificados e
Não pode persistir em escalas de tempo geológicas devido a processos como escape de hidrogênio e ciclos de carbonato-silicato, eles fornecem informações valiosas sobre os efeitos radiativos desses gases na habitabilidade ”, escrevem os autores.
Sabemos que as atmosferas são extremamente complexas, e esta pesquisa apóia isso. Também mostra como a vida da Terra resiliente pode ser. “No geral, esses resultados destacam a resiliência de E. coli na adaptação a diversas condições atmosféricas e a composição atmosférica crítica na determinação
Sobrevivência microbiana ”, explicam os autores em sua conclusão. Embora os autores reconheçam que suas descobertas estão enraizadas em uma estrutura centrada na Terra, os resultados têm implicações mais amplas. A vida provavelmente poderia prosperar em composições e condições atmosféricas muito diferentes, de acordo com esses resultados.
“Assim, nosso estudo destaca a importância da composição e pressão atmosférica pela habitabilidade, reconhecendo as limitações de nossa perspectiva centrada na Terra”, escrevem eles.
“Ao explorar as condições atmosféricas e a sobrevivência microbiana, obtemos uma compreensão mais profunda dos fatores complexos que influenciam a habitabilidade, abrindo caminho para pesquisas futuras sobre o potencial de vida além do nosso sistema solar”.
Fonte: InfoMoney
