A busca por vida em outros planetas recebeu um grande impulso depois que os cientistas revelaram as assinaturas espectrais de quase 1000 moléculas atmosféricas que podem estar envolvidas na produção ou consumo de fosfina, revelou um estudo liderado pela UNSW Sydney.

Crédito: Shutterstock

Os cientistas há muito conjecturam que a fosfina - um composto químico feito de um átomo de fósforo rodeado por três átomos de hidrogênio (PH3) pode indicar evidências de vida se encontrada na atmosfera de pequenos planetas rochosos como o nosso, onde é produzida pela atividade biológica de bactérias.

Portanto, quando uma equipe internacional de cientistas afirmaram no ano passado ter detectado fosfina na atmosfera de Vênus, isso levantou a perspectiva tentadora da primeira evidência de vida em outro planeta, embora a variedade primitiva seja unicelular.

Mas nem todos ficaram convencidos, com alguns cientistas questionando se a fosfina na atmosfera de Vênus foi realmente produzida por atividade biológica ou se a fosfina foi detectada.

Agora, uma equipe internacional, liderada por cientistas da UNSW Sydney, deram uma contribuição chave para isso e para quaisquer pesquisas futuras por vida em outros planetas, demonstrando como uma detecção inicial de uma bioassinatura potencial deve ser seguida por pesquisas de moléculas relacionadas.

Em um artigo publicado hoje na revista Frontiers in Astronomy and Space Sciences, eles descreveram como a equipe usou algoritmos de computador para produzir um banco de dados de códigos de barras espectrais infravermelhos aproximados para 958 espécies moleculares contendo fósforo.

Observe e aprenda

Como explica a Dra. Laura McKemmish da Escola de Química da UNSW, quando os cientistas procuram evidências de vida em outros planetas, eles não precisam ir para o espaço, eles podem simplesmente apontar um telescópio para o planeta em questão.

"Para identificar a vida em um planeta, precisamos de dados espectrais", diz ela.

"Com os dados espectrais corretos, a luz de um planeta pode dizer quais moléculas estão na atmosfera do planeta."

O fósforo é um elemento essencial para a vida, mas até agora, diz ela, os astrônomos só podiam procurar por uma molécula poliatômica contendo fósforo, a fosfina.

"A fosfina é uma bioassinatura muito promissora porque só é produzida em pequenas concentrações por processos naturais. No entanto, se não podemos rastrear como ela é produzida ou consumida, não podemos responder à pergunta se é uma química incomum ou se homenzinhos verdes é que estão produzindo fosfina em um planeta", diz o Dr. McKemmish.

Para fornecer uma visão, o Dr. McKemmish reuniu uma grande equipe interdisciplinar para entender como o fósforo se comporta química, biológica e geologicamente e perguntar como isso pode ser investigado remotamente apenas por meio de moléculas atmosféricas.

"O que foi ótimo sobre este estudo é que ele reuniu cientistas de campos distintos - química, biologia, geologia - para abordar essas questões fundamentais em torno da busca por vida em outros lugares que um campo sozinho não poderia responder", diz o astrobiólogo e co-autor em o estudo, Professor Associado Brendan Burns.

Dr. McKemmish continua: "No início, procuramos quais moléculas contendo fósforo, o que chamamos de moléculas P que são mais importantes nas atmosferas, mas descobrimos que muito pouco se sabe. Portanto, decidimos examinar um grande número de Moléculas P que podem ser encontradas na fase gasosa que, de outra forma, não seriam detectadas por telescópios sensíveis à luz infravermelha."

Dados de código de barras para novas espécies moleculares são normalmente produzidas para uma molécula de cada vez, diz o Dr. McKemmish, um processo que geralmente leva anos. Mas a equipe envolvida nesta pesquisa usou o que ela chama de "química quântica computacional de alto rendimento" para prever os espectros de 958 moléculas em apenas algumas semanas.

"Embora este novo conjunto de dados ainda não tenha a precisão para permitir novas detecções, ele pode ajudar a evitar atribuições incorretas, destacando o potencial de várias espécies moleculares com códigos de barras espectrais semelhantes, por exemplo, em baixa resolução com alguns telescópios, água e álcool podem ser indistinguível."

"Os dados também podem ser usados para classificar a facilidade de detecção de uma molécula. Por exemplo, contra-intuitivamente, astrônomos alienígenas olhando para a Terra achariam muito mais fácil detectar 0,04% de CO₂ em nossa atmosfera do que 20% de O₂. Isso ocorre porque o CO₂ absorve luz muito mais fortemente do que o O₂ - isso é realmente o que causa o efeito estufa na Terra."

Vida em exoplanetas

Independentemente dos resultados do debate sobre a existência de fosfina na atmosfera de Vênus e os sinais potenciais de vida no planeta, esta recente adição ao conhecimento do que pode ser detectado usando telescópios será importante na detecção de potenciais sinais de vida em exoplanetas. Planetas em outros sistemas solares.

"A única maneira de podermos olhar para os exoplanetas e ver se há vida é usando dados espectrais coletados por telescópios, essa é nossa única ferramenta", disse o Dr. McKemmish.

"Nosso artigo fornece uma nova abordagem científica para acompanhar a detecção de bioassinaturas em potencial e tem relevância para o estudo da astroquímica dentro e fora do Sistema Solar", disse o Dr. McKemmish. "Novos estudos irão melhorar rapidamente a precisão dos dados e expandir a gama de moléculas consideradas, abrindo caminho para seu uso em futuras detecções e identificações de moléculas."

A colega co-autora e astrônoma do CSIRO, Dr. Chenoa Tremblay, diz que a contribuição da equipe será benéfica à medida que telescópios mais poderosos ficarem online em um futuro próximo.

“Essas informações chegaram em um momento crítico da astronomia”, diz ela.

"Um novo telescópio infravermelho, o James Web Space Telescope deve ser lançado ainda este ano e será muito mais sensível e cobrirá mais comprimentos de onda do que seus predecessores, como o Herschel Space Observatory. Precisamos dessas informações em uma taxa muito rápida para identificar novas moléculas nos dados."

Ela diz que embora o trabalho da equipe tenha se concentrado nos movimentos vibracionais de moléculas detectadas com telescópios sensíveis à luz infravermelha, eles estão trabalhando atualmente para estender a técnica aos comprimentos de onda de rádio.

"Isso será importante para telescópios novos e atuais, como o Square Kilometer Array, que será construído no oeste da Austrália."

Mais informações: Juan C. Zapata Trujillo et al. Computational Infrared Spectroscopy of 958 Phosphorus-Bearing Molecules, Frontiers in Astronomy and Space Sciences (2021). DOI: 10.3389/fspas.2021.639068

Fonte: Phys