agosto 9, 2022

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O telescópio Webb procurará sinais de vida lá fora

Este mês marcará um novo capítulo na busca por vida extraterrestre, quando o telescópio espacial mais poderoso já construído começar a espionar planetas que orbitam outras estrelas. Os astrônomos esperam que o Telescópio Espacial James Webb revele se alguns desses planetas têm atmosferas que podem sustentar a vida.

Determinar a atmosfera em outro sistema solar seria legal o suficiente. Mas há uma chance – ainda que pequena – de que uma dessas atmosferas ofereça o que se conhece como bioassinatura: uma referência à própria vida.

“Acho que seremos capazes de encontrar planetas que consideramos interessantes – você sabe, boas perspectivas de vida”, disse Megan Mansfield, astrônoma da Universidade do Arizona. “Mas não seremos necessariamente capazes de identificar a vida imediatamente.”

Até agora, a Terra continua sendo o único planeta no universo onde se sabe que existe vida. Os cientistas enviam sondas a Marte há quase 60 anos e ainda não encontraram Marte. Mas é concebível que a vida esteja escondida sob a superfície do planeta vermelho ou esperando para ser descoberta na lua de Júpiter ou Saturno. Alguns estudiosos expressaram sua esperança para este VênusApesar da atmosfera escaldante de nuvens de dióxido de enxofre, pode ser o lar dos filhos de Vênus.

Mesmo que a Terra seja o único planeta em nosso sistema solar que abriga vida, muitos outros sistemas solares no universo possuem os chamados exoplanetas.

Em 1995, astrônomos suíços descobriram o primeiro exoplaneta orbitando uma estrela parecida com o Sol. Conhecido como 51 Pegasi b, o exoplaneta acaba por ser um lar pouco promissor para a vida – um gigante gasoso inchado maior que Júpiter e 1800 graus Fahrenheit quente.

Nos anos que se seguiram, os cientistas descobriram Mais de 5.000 outros exoplanetas. Alguns são muito parecidos com a Terra – aproximadamente do mesmo tamanho, feitos de rocha em vez de gás e orbitando na “Zona Cachinhos Dourados” em torno de sua estrela, não muito perto de cozinhar, mas não longe o suficiente para congelar.

Infelizmente, o tamanho relativamente pequeno desses exoplanetas os tornou extremamente difíceis de estudar, até agora. O Telescópio Espacial James Webb, lançado no último Natal, mudará isso, atuando como uma lupa para permitir que os astrônomos olhem mais de perto para esses mundos.

Desde o seu lançamento de Kourou, na Guiana Francesa, o telescópio tem eu viajei A um milhão de milhas da Terra, ele entra em sua órbita ao redor do Sol. Lá, um escudo protege seu espelho de 21 pés de qualquer calor ou luz do sol ou do solo. Nesta escuridão profunda, o telescópio pode detectar raios de luz distantes e fracos, incluindo aqueles que podem revelar novos detalhes sobre planetas distantes.

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Dr. Mansfield disse que o telescópio espacial “é o primeiro grande observatório espacial a levar em conta o estudo das atmosferas de exoplanetas em seu projeto”.

Os engenheiros da NASA começaram a tirar fotos de uma série de objetos com o Telescópio Webb em meados de junho e divulgarão suas primeiras imagens ao público em 12 de julho.

Os exoplanetas estarão nesse primeiro lote de imagens, disse Eric Smith, cientista-chefe do programa. Como o telescópio passará um tempo relativamente curto observando os exoplanetas, Smith considerou essas primeiras imagens uma visão “rápida e suja” do poder do telescópio.

Esses olhares rápidos seguirão uma série de observações muito mais longas, começando em julho, fornecendo uma imagem mais clara dos exoplanetas.

Várias equipes de astrônomos planejam dar uma olhada sete planetas orbitando uma estrela chamada Trappist-1. Observações anteriores indicaram que três dos planetas ocupam a zona habitável.

“É um lugar ideal para procurar vestígios de vida fora do sistema solar”, disse Olivia Lim, estudante de pós-graduação da Universidade de Montreal que observará os planetas Trappist-1 a partir de 4 de julho.

Como Trappist-1 é uma estrela pequena e fria, sua zona habitável está mais próxima do que em nosso sistema solar. Como resultado, seus planetas potencialmente habitáveis ​​orbitam a curta distância, levando apenas alguns dias para orbitar a estrela. Cada vez que os planetas passam na frente do Trappist-1, os cientistas serão capazes de responder a uma pergunta básica, mas crucial: algum deles tem atmosfera?

“Se não tivesse ar, não seria habitável, mesmo que estivesse em uma área habitável”, disse Nicole Lewis, astrônoma da Universidade de Cornell.

Dr. Lewis e outros astrônomos não ficariam surpresos em não encontrar atmosferas ao redor dos planetas Trappist-1. Mesmo que os planetas tivessem desenvolvido atmosferas quando se formaram, a estrela pode tê-los expelido há muito tempo usando ultravioleta e raios-X.

“É possível que eles possam retirar toda a atmosfera de um planeta antes mesmo que ele tenha a chance de começar a criar vida”, disse Mansfield. “Essa é a primeira pergunta que estamos tentando responder aqui: se esses planetas poderiam ter uma atmosfera longa o suficiente para serem capazes de desenvolver vida.”

Um planeta passando na frente de Trappist-1 criará uma pequena sombra, mas a sombra será muito pequena para um telescópio espacial captar. Em vez disso, o telescópio detectará um leve escurecimento na luz da estrela.

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“É como olhar para um eclipse solar com os olhos fechados”, disse Jacob Lustig-Jeiger, astrônomo que fez uma bolsa de pós-doutorado no Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins. “Você pode ter alguma sensação de que a luz diminuiu.”

Um planeta com uma atmosfera escureceria a estrela atrás dele de forma diferente de um planeta nu. Parte da luz da estrela passará diretamente pela atmosfera, mas os gases absorverão a luz em certos comprimentos de onda. Se os astrônomos apenas olhassem para a luz das estrelas nesses comprimentos de onda, o planeta escureceria ainda mais o Trappist-1.

O telescópio enviará essas observações do Trappist-1 de volta à Terra. E então você recebe um e-mail como, ‘Ei, seus dados estão disponíveis’, disse o Dr. Mansfield.

Mas a luz do Trappist-1 será tão fraca que levará tempo para entender. “Seu olho está acostumado a lidar com milhões de fótons por segundo”, disse Smith. “Mas esses telescópios, eles apenas coletam alguns fótons por segundo.”

Antes que a Dra. Mansfield ou seus colegas astrônomos possam analisar os exoplanetas que passam na frente do Trappist-1, eles primeiro terão que distingui-los das pequenas flutuações produzidas pelo mecanismo especial do telescópio.

“Muito do trabalho que faço é garantir que corrigimos cuidadosamente qualquer coisa estranha que o telescópio esteja fazendo, para que possamos ver esses sinais muito pequenos”, disse Mansfield.

Ao final desses esforços, a Dra. Mansfield e seus colegas podem descobrir uma atmosfera ao redor do Trappist-1. Mas este resultado por si só não revelará a natureza da atmosfera. Pode ser rico em nitrogênio e oxigênio, como na Terra, ou semelhante à sopa tóxica de dióxido de carbono e ácido sulfúrico em Vênus. Ou pode ser uma combinação que os cientistas nunca viram antes.

“Não temos ideia do que são feitas essas atmosferas”, disse Alexander Rathke, astrônomo da Universidade Técnica da Dinamarca. “Temos ideias e simulações e todas essas coisas, mas realmente não temos nenhuma ideia. Temos que ir e olhar.”

O Telescópio Espacial James Webb, às vezes chamado de JWST, pode ser poderoso o suficiente para determinar os componentes específicos das atmosferas dos exoplanetas porque cada tipo de partícula absorve uma faixa diferente de comprimentos de onda da luz.

Mas essas descobertas dependerão do clima nos planetas externos. Um manto brilhante e reflexivo de nuvens poderia bloquear qualquer luz estelar de entrar na atmosfera de um exoplaneta, destruindo qualquer tentativa de encontrar ar espacial.

“É realmente difícil distinguir entre uma atmosfera com nuvens e sem atmosfera”, disse o Dr. Rathcke.

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Se o clima for cooperativo, os astrônomos estão especialmente interessados ​​em descobrir se os exoplanetas têm água em suas atmosferas. Pelo menos na Terra, a água é um pré-requisito para a biologia. “Achamos que provavelmente seria um bom ponto de partida para a busca pela vida”, disse Mansfield.

Mas uma atmosfera aquosa não significa necessariamente que um exoplaneta abriga vida. Para ter certeza de que um planeta está vivo, os cientistas terão que descobrir um biomarcador, uma molécula ou um grupo de várias moléculas que são caracteristicamente formadas por organismos vivos.

Os cientistas ainda estão debatendo o que é uma bioassinatura confiável. A atmosfera da Terra é única em nosso sistema solar, pois contém muito oxigênio, em grande parte produto de plantas e algas. Mas o oxigênio também pode ser produzido sem a ajuda da vida, quando as moléculas de água no ar se dividem. Da mesma forma, o metano pode ser liberado por micróbios vivos, mas também por vulcões.

É possível que haja um certo equilíbrio de gases que possa fornecer uma marca vital clara, que não pode ser mantida sem a ajuda da vida.

“Precisamos de cenários muito favoráveis ​​para encontrar essas impressões digitais vitais”, disse o Dr. Rathcke. “Não estou dizendo que não é possível. Só acho que é exagero. Precisamos ter muita sorte.”

Encontrar tal equilíbrio exigiria que o Telescópio Webb observasse um planeta que frequentemente passa na frente de Trappist-1, disse Joshua Krissansen-Totton, cientista planetário da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.

“Se alguém se apresentasse nos próximos cinco anos e dissesse: ‘Sim, encontramos vida com o JWST’, eu ficaria muito cético quanto a essa afirmação”, disse o Dr. Krissansen-Totton.

É possível que o Telescópio Espacial James Webb simplesmente não consiga encontrar dados biométricos. Esta missão pode ter que esperar pela próxima geração de telescópios espaciais, mais de uma década depois. Ele estudaria esses exoplanetas da mesma forma que as pessoas olham para Marte ou Vênus no céu noturno: observando o reflexo da luz das estrelas sobre eles contra o fundo preto do espaço, em vez de passarem na frente de uma estrela.

“Principalmente, faremos o trabalho de fundação muito importante para futuros telescópios”, previu o Dr. Rathcke. “Eu ficaria muito surpreso se o JWST introduzisse detecções biométricas de impressões digitais, mas espero ser corrigido. Quero dizer, é basicamente para isso que estou fazendo este trabalho.”