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A Zona Habitável de Metano
Tradutor: Bruno Martini
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Alien Life
Posted:   11/10/11
Author:    Keith Cooper

Summary: Na busca por vida em outros lugares, muitos estudos focam em encontrar água líquida. Mas e se a vida pudesse existir com algum outro solvente? Titã, a lua enevoada de Saturno faz os cientistas questionarem as possibilidades para a vida baseada em metano na galáxia.


Nosso planeta está a distância certa do Sol para que a água líquida exista em sua superfície e tenha um papel na vida. Imagem: NASA
A busca por vida é amplamente limitada pela busca por água – procuramos por exoplanetas na distância correta de suas estrelas para a água líquida esguichar e fluir livremente nas suas superfícies, nós “seguimos a água” no planeta vermelho Marte e varremos rádio frequências com o SETI na “área da água” entre os 1.420 MHz da linha de emissão do hidrogênio neutro e os 1.666 MHz da linha de hidroxila.

Há duas razões muito boas porque nossa atenção é tão fortemente focada na água. Primeiro, é um excelente solvente para a química biológica, permitindo às moléculas se moverem em células e têm propriedades que são amigáveis à vida – uma alta capacidade térmica, a habilidade de permanecer na forma líquida através de uma ampla extensão de temperatura e uma densidade molecular que força as moléculas a se organizarem por conta própria, ao invés de a água organizar as moléculas. Segundo, as bioassinaturas de uma química baseada na água são muito mais fáceis para nós identificarmos remotamente.

Além disso, o fato mais importante sobre o relacionamento da água com a vida é que ela está aqui na Terra. “Alguns argumentam que esta é a única coisa importante sobre a água”, diz Chris McKay do Ames Research Center (Centro de Pesquisa Ames) da NASA. McKay é um astrobiólogo e cientista planetário que se especializou em caçar ambientes alienígenas e então fazer a pergunta, “poderia algo viver aqui?”, ao invés de decidir o que é e não é habitável de antemão.

“Vivemos em um planeta onde a água é líquida e nos adaptamos e evoluímos para trabalhar com ela líquida”, ele diz. “A vida muito espertamente usou as propriedades da água para fazer coisas não apenas em termos de solução, mas no uso da forte polaridade desta solução para sua vantagem em termos de pontes hidrofóbicas e hidrofílicas e usando a própria estrutura da água para ajudar a alinhar moléculas.”

Suponha, então, que a vida não precise ser limitada à química da água; seria possível reconhecer as assinaturas de tal vida e os habitats em que ela vive? De uma perspectiva, a água parece uma boa companheira para a vida porque ela pode ser a única companheira – nenhum outro líquido tem as propriedades ou abundância que tem a água. Por outro lado, há outro ponto de vista que diz que há mais nesta estória e que a vida simplesmente trabalha com quaisquer materiais que ela tenha a mão. Na Terra, este material é a água, mas em outros planetas pode ser outra coisa. Já descobrimos outro mundo, em nosso Sistema Solar, onde rios e lagos são feitos de um líquido bem diferente.

Líquido de Titã para a vida?
Brilho da luz solar de um lago de metano próximo ao pólo norte de Titã nesta imagem infravermelho de cinco micrômetros tirada pela espaçonave Cassini. Imagem:NASA/JPL/University of Arizona/DLR


Em um ponto a quatro bilhões de quilômetros do Sol orbita Saturno, o majestoso planeta anelado. Saturno é um mundo gasoso com uma atmosfera de hidrogênio e hélio e sem uma superfície rochosa discernível abaixo. No entanto, entre sua comitiva de luas geladas está Titã, maior que o planeta Mercúrio e enfaixada em um manto denso de neblina de hidrocarbonetos suspensos em sua atmosfera rica em nitrogênio. É a única lua no Sistema Solar que tem uma atmosfera e tem intrigado os astrônomos desde que Gerard Kuiper detectou metano lá em 1944.

Quando a junta NASA-ESA da missão Cassini–Huygens chegou nos sistema saturniano em 2004, a verdade sobre Titã foi revelada. Câmeras em infravermelho e radar na Cassini mostraram um mundo cortado por rios e lagos negros e oleosos, enquanto a sonda Huygens mergulhou através da atmosfera opaca para pousar em uma planície alagável encharcada, mas não uma úmida com água. Em Titã, onde a temperatura é apenas 94 graus acima do zero absoluto (-179 graus Celsius) a água é tão sólida quanto rocha e metano líquido corre através dos vales de rios e para dentro dos lagos polares de alta latitude. Ao invés de um ciclo da água, Titã possui um ciclo de metano e uma sopa molecular complexa formado por reações na atmosfera superior entre a radiação ultravioleta do Sol e o metano.

Supondo que a vida possa existir em um ambiente como este, seria toda uma nova categoria de planeta habitável, um onde o metano líquido repõe a água líquida, consequentemente levando a uma zona habitável inteiramente diferente, uma que é mais distante da estrela que a zona de água líquida.

McKay já está na dianteira do jogo. Com Ashley Gilliam do Ames da NASA e da University of California (Universidade da Califórnia), em Santa Cruz (EUA), ele publicou um artigo no jornal Planetary and Space Science em abril que descreve onde um mundo com temperaturas adequadas para metano líquido poderia ser encontrado ao redor de uma estrela anã vermelha.

Mundos de Metano

Uma imagem de radar revelando um grande mar de metano/etano em Titã (as áreas negras) com ilhas e uma linha de costa. Imagem: NASA/JPL
Anãs vermelhas – também chamadas de anãs-M depois da sua classificação no diagrama Hertzsprung-Russel – são estrelas que são menores e mais frias que o nosso Sol e portanto, os sistemas planetários ao redor delas são em concordância escalonados para abaixo. McKay e Gilliam calcularam que um planeta teria uma temperatura de superfície de -179 graus Celsius em uma zona entre 0,63 e 1,66 unidades astronômicas (99 milhões e 248 milhões de quilômetros) ao redor da estrela Gliese 581, uma anã-vermelha tipo M3 localizada a 20,5 anos-luz de distância. Quatro planetas já foram confirmados orbitando a Gliese 581, mas nenhum dentro da zona habitável de metano líquido” Foi alegado haver mais dois outros planetas no sistema e um destes cairia dentro da zona, a 0,76 unidades astronômicas, mas evidências para a existência deste mundo se provaram altamente controversas. Alternativamente, a zona habitável líquida ao redor de uma anã-vermelha mais fria tipo M4 seria ainda mais próxima, entre 0,084 e 0,23 unidades astronômicas (de 12,6 milhões a 34,4 milhões de quilômetros).

Mundos frios, dominados por metano poderiam facilmente existir ao redor de estrelas como o Sol; e Titã é prova disto. Mas há vantagens para encontrar estes mundos ao redor de anãs vermelhas. Primeiro, seu pequeno raio orbital faz delas mais fáceis de se detectar, seja por trânsitos ou via desvios de Doppler da velocidade radial. Segundo, a atmosfera de Titã é opaca para a luz azul e ultravioleta, mas transparente para a luz vermelha e infravermelha e anãs-vermelhas produzem mais da última que da primeira. Se Titã orbitasse uma anã-vermelha, mais luz vermelha penetraria através de sua superfície, aquecendo o planeta e estendendo a zona habitável de metano líquido. De forma interessante, uma gigante vermelha, que parece o fim do ciclo de vida de uma estrela como o Sol, produz luz de similares comprimentos de onda no vermelho. Quando nosso Sol expandir em uma gigante vermelha inchada em uns cinco bilhões de anos, engolfando todos os planetas até a Terra e possivelmente Marte, Titã irá colher os benefícios – brevemente, pelo menos até a gigante vermelha ser “consumida”, deixando para trás uma estrela anã-branca.

Anãs vermelhas são também altamente ativas magneticamente e experimentam grandes explosões estelares que emitem poderosas erupções de radiação ultravioleta. Mas estas explosões não devem danificar irreversivelmente as atmosferas de exoplanetas, de acordo com a pesquisa liderada por Antigona Segura da Universidad Nacional Autonoma de Mexico, elas teriam um diferente tipo de impacto em atmosferas como a de Titã, desassociando moléculas para criar uma cerração como a que vemos encobrindo a maior lua de Saturno. Quanto mais ativa a anã-vermelha, mais enevoada se torna a atmosfera de um planeta como Titã e quanto mais grossa a neblina, mais fria a superfície e mais próxima da estrela a zona habitável de metano líquido tem de ser.

Maior ou menor neblina também alteraria a aparência exterior de tal mundo e se estivermos um dia na caça por planetas habitáveis na zona habitável líquida de metano, precisaremos saber com o que eles se parecerão, assim como quais bioassinaturas procurar. Aqui é onde está a maior pedra no caminho.

“Nós simplesmente não sabemos o que os sinais contadores de histórias para a vida seriam em tal atmosfera porque ela é tão vastamente diferente da nossa”, diz Lisa Kaltenegger, que conduz pesquisa sobre exoplanetas habitáveis no Max Plank Institute (Instituto Max Planck) na Alemanha e no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica). “Assim, isto mudará como um raio se Chris (McKay) encontrar vida em Titã e puder nos dizer o que ela produz e o que poderíamos procurar remotamente com um telescópio.”

Prova de Vida

Uma impressão artística do sistema de planetas Gliese 581 orbitando uma anã vermelha. Imagem: ESO
No entanto, McKay já tem algumas sugestões e de modo tantálico, podem até estar apoiando evidências em Titã. Em 2005 ele publicou um artigo com Heather Smith da Universidade Espacial Internacional (International Space University) em Estrasburgo, com base no trabalho de Steven Benner da Universidade da Flórida (University of Florida), descrevendo como formas de vida baseadas em metano em Titã (“metanogênicos”) poderiam consumir hidrogênio, acetileno e etano e exalar metano ao invés de dióxido de carbono. Se tal forma de vida existisse, ela poderia se revelar através da uma depleção do hidrogênio, acetileno e etano na superfície.

Incrivelmente, isto é o que estudos desta lua realmente mostraram, mas McKay mesma está dúbio quanto ao fato destas medições necessariamente significarem que há vida em Titã. Ao contrário, ele aponta para outras explicações mais prováveis, incluindo erros na modelagem da atmosfera de Titã, de onde estas medições são parcialmente derivadas, a processos físicos desconhecidos ocorrendo em Titã que não estão relacionados à vida. A respeito de usar esta fórmula para a busca de vida em qualquer outro lugar, a depleção de hidrogênio, acetileno e etano na superfície de um planeta nebuloso não contribuem para o imageamento de espectroscopia remota a muitos anos –luz de distância.

“Não está claro que poderíamos ser capazes de ver a depleção do hidrogênio através de distâncias interestelares”, diz McKay. “Na Terra, é claro, a grande bioassinatura que é visível através de distâncias interestelares é o aumento do oxigênio, mas mesma ele não é um inequívoco indicador de vida, pois na maior parte da história da Terra houve vida, mas não aumento do oxigênio.”

No entanto, Jonathan Lunine da Universidade do Arizona (Arizona University) especulou que há muito mais exo-Titãs que exo-Terras lá fora. Se Chris McKay estiver certo sobre a vida baseada em metano, tais habitats poderiam vastamente superar a quantidade de planetas com vida baseada em água. O problema é que as temperaturas nas quais o metano líquido existe resultariam em formas de vida com metabolismos muito lentos. A vida poderia ser morosa. Há alguma forma que poderia aquecê-lo?

“Você teria de invocar muita pressão para manter o metano líquido em temperaturas mais quentes” afirma Kaltenegger. E se você pensar a respeito, água e carbono são extremamente abundantes. Então se você fizer o planeta mais quente, será muito mais provável obter dióxido de carbono que metano e o metano sairia de sua fase líquida, então você não poderia ter o ponto triplo (onde para uma dada temperatura e pressão um material pode existir como líquido, sólido ou gás) como o ponto triplo da água na Terra.

Outras Soluções

Comparação da zona habitável no Sistema Solar e a zona habitável ao redor de Gliese 581. Porque Gliese 581 e uma anã vermelha mais fria, sua zona habitável de água líquida é mais próxima, enquanto sua zona habitável de metano seria entre 0,63 a 1,66 unidades astronômicas. Imagem: ESO
Se metano líquido quente está fora de questão, quais outros potenciais substitutos para a água existem? O fluoreto de hidrogênio chega perto das propriedades da água líquida, mas fluoreto é relativamente raro no Universo e então é improvável que aja como um importante fator para a vida. “Mais comumente é um sal; se as temperaturas forem quentes o bastante”, sais se tornarão líquidos.

“Eu posso imaginar um mundo onde há cloreto de sódio líquido e sal é de alguma forma a base da vida” diz McKay, mas ele admite que isto é especulativo. Ao invés de gastar muito tempo em ideias bizarras, ele acredita que é melhor buscar por ambientes primeiro e depois perguntar, pode algo viver lá?

Lisa Kaltenegger partilha a mesma filosofia. “Primeiro temos de descobrir usando modelos o que precisa para um planeta ser habitável, e então olhamos para os dados que vêm a respeito de tais mundos e vemos quão distante podemos ampliar a definição de habitável.”

Ainda que dos quase 700 exoplanetas confirmados até então (sem contar os candidatos não confirmados a mundos detectados pela missão Kepler da NASA) apenas dois são potencialmente adequados para água líquida e isto apenas na condição de que as circunstâncias nos planetas em si são perfeitas. Como para metano líquido, sem algum dado sólido sobre as propriedades da vida baseada em metano, os astrônomos irão pender para o lado da cautela. Até McKay continua a favorecer a busca por vida e habitats baseados em água.

“Sabemos que a água funciona, é algo que compreendemos”, ele diz. Apesar de eu argumentar que devemos considerar o metano líquido, não sabemos como ele funciona. Neste sentido, continuamos especulando.

Podemos nos manter especulando até que a próxima missão para Titã, que pode não acontecer antes de 2030. Assim como a Terra é o modelo para habitats baseados em água, Titã é o modelo para habitats baseados em metano. No entanto, a menos que a vida possa se mostrar existindo por lá, zonas habitáveis de metano líquido serão sempre deixadas de lado em favor de zonas aquáticas. Infelizmente, podemos estar perdendo um enorme naco de vida no processo.

This story was originally published in English.


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