A Terra é o único planeta que suporta vida que conhecemos, por isso é tentador usá-la como padrão na busca de vida em outros lugares. Mas a Terra moderna não pode servir de base para avaliar os exoplanetas e o seu potencial para sustentar vida. A atmosfera da Terra mudou radicalmente ao longo dos seus 4,5 mil milhões de anos.
Uma maneira melhor é determinar quais biomarcadores estavam presentes na atmosfera da Terra em diferentes estágios de sua evolução e julgar outros planetas com base nisso.
Foi o que fez um grupo de pesquisadores do Reino Unido e dos EUA. Sua pesquisa é intitulada “A Terra primitiva como um análogo da biogeoquímica exoplanetária”, e aparece em Reviews in Mineralogy. A autora principal é Eva E. Stüeken, estudante de doutorado na Escola de Ciências da Terra e Ambientais da Universidade de St Andrews, Reino Unido.
Quando a Terra se formou, há cerca de 4,5 mil milhões de anos, a sua atmosfera não era nada como é hoje. Naquela época, a atmosfera e os oceanos eram anóxicos. Há cerca de 2,4 mil milhões de anos, o oxigénio livre começou a acumular-se na atmosfera durante o Grande Evento de Oxigenação, um dos períodos definidores da história da Terra. Mas o oxigénio veio da própria vida, o que significa que a vida estava presente quando a atmosfera da Terra era muito diferente.
Este não é o único exemplo de como a atmosfera da Terra mudou ao longo do tempo geológico. Mas é instrutivo e mostra por que procurar vida significa mais do que apenas procurar uma atmosfera como a da Terra moderna. Se fosse assim que conduzíssemos a busca, perderíamos mundos onde a fotossíntese ainda não havia aparecido.
Na sua investigação, os autores apontam como a Terra acolheu uma população rica e em evolução de micróbios sob diferentes condições atmosféricas durante milhares de milhões de anos.
“Durante a maior parte deste tempo, a Terra foi habitada por uma biosfera puramente microbiana, embora com uma complexidade aparentemente crescente ao longo do tempo”, escrevem os autores. “Um rico registro desta evolução geobiológica ao longo da maior parte da história da Terra fornece, portanto, insights sobre a detectabilidade remota da vida microbiana sob uma variedade de condições planetárias.”
Não foi apenas a vida que mudou com o tempo. As placas tectônicas mudaram e podem ter sido tectônicas de “tampa estagnada” por muito tempo. Na tectônica de tampa estagnada, as placas não se movem horizontalmente. Isso pode ter consequências para a química atmosférica.
O ponto principal é que a atmosfera da Terra não reflete a nebulosa solar em que o planeta se formou. Vários processos interligados mudaram a atmosfera ao longo do tempo. A busca pela vida envolve não apenas uma melhor compreensão desses processos, mas também como identificar em que estágio os exoplanetas podem estar.
É axiomático que os processos biológicos podem ter um efeito dramático nas atmosferas planetárias. “Na Terra moderna, a composição atmosférica é fortemente controlada pela vida”, escrevem os pesquisadores. “No entanto, qualquer potencial bioassinatura atmosférica deve ser desembaraçada de um cenário de processos abióticos (geológicos e astrofísicos) que também contribuem para as atmosferas planetárias e dominariam mundos sem vida e planetas com uma biosfera muito pequena.”
Os autores descrevem o que consideram ser as lições mais importantes que a Terra primitiva pode nos ensinar sobre a busca pela vida.
A primeira é que a Terra teve, na verdade, três atmosferas diferentes ao longo de sua longa história. O primeiro veio da nebulosa solar e foi perdido logo após a formação do planeta. Essa é a atmosfera primária. O segundo formou-se a partir da liberação de gases do interior do planeta. A terceira, a atmosfera moderna da Terra, é complexa. É um ato de equilíbrio que envolve vida, placas tectônicas, vulcanismo e até fuga atmosférica. Uma melhor compreensão de como a atmosfera da Terra mudou ao longo do tempo dá aos investigadores uma melhor compreensão do que vêem nas atmosferas dos exoplanetas.
A segunda é que quanto mais olhamos para trás no tempo, mais o registo rochoso do início da vida na Terra é alterado ou destruído. As nossas melhores evidências sugerem que a vida já existia há 3,5 mil milhões de anos, talvez até há 3,7 mil milhões de anos. Se for esse o caso, a primeira vida pode ter existido num mundo coberto por oceanos, sem massas continentais e apenas ilhas vulcânicas. Se tivesse havido atividade vulcânica e geológica abundante entre 3,5 e 3,7 mil milhões de anos atrás, teria havido grandes fluxos de CO2 e H2. Como estes são substratos para metanogêneseentão o metano pode ter sido abundante na atmosfera e detectável.
A terceira lição que os autores descrevem é que um planeta pode acolher vida produtora de oxigénio durante muito tempo antes de o oxigénio poder ser detectado numa atmosfera. Os cientistas pensam que a fotossíntese oxigenada apareceu na Terra em meados do éon Arqueano. O Arqueano durou de 4 a 2,5 bilhões de anos atrás, então o Arqueano médio ocorreu há cerca de 3,25 bilhões de anos. Mas o oxigénio não conseguiu acumular-se na atmosfera até ao Grande Evento de Oxigenação, há cerca de 2,4 mil milhões de anos. O oxigênio é um biomarcador poderoso e, se o encontrarmos na atmosfera de um exoplaneta, seria motivo de excitação. Mas a vida na Terra já existia há muito tempo antes que o oxigênio atmosférico fosse detectável.
A quarta lição envolve o aparecimento das placas tectônicas horizontais e seu efeito na química. “A partir do GOE, a Terra parecia tectonicamente semelhante a hoje”, escrevem os autores. Os oceanos provavelmente foram estratificados em uma camada anóxica e uma camada superficial oxigenada. No entanto, a atividade hidrotérmica introduziu constantemente ferro ferroso nos oceanos. Isso aumentou os níveis de sulfato na água do mar, o que reduziu o metano na atmosfera. Sem esse metano, a biosfera da Terra teria sido muito menos detectável. Complicado, né?
“O Planeta Terra evoluiu ao longo dos últimos 4,5 mil milhões de anos a partir de um planeta totalmente anóxico.
possivelmente com um regime tectônico diferente do mundo oxigenado com placa horizontal
tectônica que conhecemos hoje”, explicam os autores. Toda essa evolução complexa permitiu que a vida aparecesse e prosperasse, mas também tornou mais complicada a detecção de biosferas anteriores em exoplanetas.
Estamos em grande desvantagem na busca por vida em exoplanetas. Podemos literalmente escavar as rochas antigas da Terra para tentar desvendar a longa história da vida na Terra e como a atmosfera evoluiu ao longo de milhares de milhões de anos. Quando se trata de exoplanetas, tudo o que temos são telescópios. Telescópios cada vez mais poderosos, mas ainda assim telescópios. Enquanto começamos a explorar o nosso próprio Sistema Solar, especialmente Marte e as tentadoras luas oceânicas que orbitam os gigantes gasosos, outros sistemas solares estão fora do nosso alcance físico.
“Em vez disso, devemos reconhecer remotamente a presença de biosferas alienígenas e caracterizar os seus ciclos biogeoquímicos em espectros planetários obtidos com grandes telescópios terrestres e espaciais”, escrevem os autores. “Esses telescópios podem sondar a composição atmosférica detectando características de absorção associadas a gases específicos.” Sondar gases atmosféricos é a nossa abordagem mais poderosa neste momento, como mostra o JWST.
Mas à medida que os cientistas obtiverem ferramentas melhores, começarão a ir além da química atmosférica. “Também poderemos ser capazes de reconhecer características da superfície em escala global, incluindo a interação da luz com pigmentos fotossintéticos e o ‘brilho’ resultante da reflexão especular da luz por um oceano líquido.”
Compreender o que vemos nas atmosferas dos exoplanetas é paralelo à nossa compreensão da longa história da Terra. A Terra pode ser a chave para a nossa busca cada vez mais ampla e acelerada pela vida.
“Desvendar os detalhes da complexa história biogeoquímica da Terra e a sua relação com sinais espectrais remotamente observáveis é uma consideração importante para o design de instrumentos e para a nossa própria busca por vida no Universo”, escrevem os autores.
Fonte: InfoMoney