Metano pode ser o primeiro indicador detectável de vida fora da Terra

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O metano na atmosfera de um planeta pode ser um sinal de vida se fontes não biológicas puderem ser descartadas. Esta ilustração resume as fontes abióticas conhecidas de metano na Terra, incluindo liberação de gases de vulcões, reações em ambientes como dorsais meso-oceânicas, fontes hidrotermais e zonas de subducção e impactos de asteroides e cometas. Crédito: Elena Hartley.

Por Tim Stephens
Publicado na UC Santa Cruz

Se a vida é abundante no Universo, o metano atmosférico pode ser o primeiro sinal de vida fora da Terra detectável pelos astrônomos. Embora processos não biológicos possam gerar metano, um novo estudo realizado por cientistas da UC Santa Cruz estabelece um conjunto de circunstâncias nas quais um argumento convincente pode ser feito para a atividade biológica como fonte de metano na atmosfera de um planeta rochoso.

Isso é especialmente notável porque o metano é um dos poucos sinais potenciais de vida, ou “bioassinaturas”, que podem ser facilmente detectáveis ​​com o Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês), que começará as observações ainda este ano.

“O oxigênio é frequentemente citado como uma das melhores bioassinaturas, mas provavelmente será difícil de detectar com o JWST”, disse Maggie Thompson, estudante de pós-graduação em astronomia e astrofísica da UC Santa Cruz (EUA) e principal autora do novo estudo.

Apesar de alguns estudos anteriores sobre bioassinaturas de metano, não havia uma avaliação atualizada e dedicada das condições planetárias necessárias para que o metano fosse uma boa bioassinatura. “Queríamos fornecer uma estrutura para interpretar as observações, então, se virmos um planeta rochoso com metano, saberemos quais outras observações são necessárias para que seja uma bioassinatura convincente”, disse Thompson.

Publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, o estudo examina uma variedade de fontes não biológicas de metano e avalia seu potencial para manter uma atmosfera rica em metano. Estes incluem vulcões; reações em ambientes como dorsais meso-oceânicas, fontes hidrotermais e zonas de subducção tectônica; e impactos de cometas ou asteroides.

O argumento do metano como uma bioassinatura decorre de sua instabilidade na atmosfera. Como as reações fotoquímicas destroem o metano atmosférico, ele deve ser constantemente reabastecido para manter níveis elevados.

“Se você detectar muito metano em um planeta rochoso, normalmente precisa de uma fonte enorme para explicar isso”, disse o coautor Joshua Krissansen-Totton, Sagan Fellow da UCSC. “Sabemos que a atividade biológica cria grandes quantidades de metano na Terra, e provavelmente também na Terra primitiva, porque produzir metano é uma coisa bastante fácil de fazer metabolicamente”.

Fontes não biológicas, no entanto, não seriam capazes de produzir tanto metano sem também gerar evidências observáveis ​​sobre suas origens. A liberação de gases de vulcões, por exemplo, adicionaria metano e monóxido de carbono à atmosfera, enquanto a atividade biológica tende a consumir prontamente o monóxido de carbono. Os pesquisadores descobriram que processos não biológicos não podem produzir facilmente atmosferas planetárias habitáveis ​​ricas em metano e dióxido de carbono e com pouco ou nenhum monóxido de carbono.

O estudo enfatiza a necessidade de considerar todo o contexto planetário na avaliação de potenciais bioassinaturas. Os pesquisadores concluíram que, para um planeta rochoso orbitando uma estrela parecida com o Sol, o metano atmosférico é mais provável de ser considerado uma forte indicação de vida se a atmosfera também tiver dióxido de carbono, se o metano for mais abundante que o monóxido de carbono, e se composições planetárias extremamente ricas em água puderem ser descartadas.

“Uma molécula não vai lhe dar a resposta – você tem que levar em conta todo o contexto do planeta”, disse Thompson. “O metano é uma peça do quebra-cabeça, mas para determinar se há vida em um planeta, você deve considerar sua geoquímica, como está interagindo com sua estrela e os muitos processos que podem afetar a atmosfera de um planeta em escalas de tempo geológicas”.

O estudo considera uma variedade de possibilidades para “falsos positivos” e fornece diretrizes para avaliar bioassinaturas de metano.

“Há duas coisas que podem dar errado – você pode interpretar mal algo como uma bioassinatura e obter um falso positivo, ou pode ignorar algo que é uma bioassinatura real”, disse Krissansen-Totton. “Com este estudo, queríamos desenvolver uma estrutura para ajudar a evitar esses dois erros potenciais com o metano”.

Ele acrescentou que ainda há muito trabalho a ser feito para entender completamente quaisquer futuras detecções de metano. “Este estudo está focado nos falsos positivos mais óbvios para o metano como bioassinatura”, disse ele. “As atmosferas de exoplanetas rochosos provavelmente vão nos surpreender, e precisaremos ser cautelosos em nossas interpretações. Trabalhos futuros devem tentar antecipar e quantificar mecanismos mais incomuns para a produção de metano não biológico”.