Procurando pela Luz da Vida


Embora o Capitão Kirk e sua tripulação pudessem zarpar para um planeta em grande velocidade e se teletransportar para a sua superfície para checar se era habitada, atualmente os cientistas geralmente têm de procurar por vida a distância. Uma nova pesquisa dá alguma esperança de que poderíamos detectar um sinal de quiralidade de um planeta cheio de micróbios.

Cianobactéria em uma poça de água doce.
Crédito: Christian Fischer

Esta quiralidade ou lateralidade é característica da vida na Terra. Todas as moléculas que formam as proteínas e o DNA possuem uma lateralidade orientada na direção da mão esquerda ou da direita. Ambas as orientações são feitas em igual quantidade por processos não biológicos, mas a vida prefere ter apenas um tipo de orientação (homoquiralidade).

“Homoquiralidade é um aspecto fundamental da auto-replicação” explica Willian Sparks do Space Telescope Science Institute (Instituto de Ciência Telescópica Espacial). “É uma proposição razoável que a vida em outros planetas exibirá uma lateralidade particular”.

Muitas das moléculas em química orgânica apresentam variedades quiralizadas para a esquerda ou direita. Os cientistas suspeitam que quando a vida começa a construir compostos maiores destes ingredientes orgânicos, ter apenas uma quiralidade com a qual lidar é uma vantagem, se não for uma necessidade.

Detectar homoquiralidade em amostras purificadas é fácil em laboratório, mas poderíamos ver este sinal se nos voltássemos para um planeta inteiro a 40 mil anos-luz?

“Nós estamos testando se podemos detectar por sensoriamento remoto algo que pensamos ser um aspecto genérico da vida” diz Sparks.

Aminoácidos, açúcares e outras moléculas quirais apresentam duas variedades que são imagens espelhadas uma da outra.
Crédito: NASA

Como descrito em um artigo recente na revista Proceedings of National Academy of Sciences, Sparks e seus colegas descobriram que a luz vinda de minúsculos micróbios é parcialmente polarizada. Se uma quantidade similar de polarização refletir de micróbios alienígenas de um planeta distante, ela talvez seja mensurável por futuros telescópios.

Biomarcador Remoto

Decidir o que poderia constituir uma evidência conclusiva para vida em planetas distantes é um ativo campo de pesquisas.

A bioassinatura clássica é uma atmosfera longe do equilíbrio. Certas moléculas podem perdurar por apenas um curto período, então se astrônomos as detectam no espectro da luz vinda de um planeta distante, podemos assumir que seres vivos estão repondo seu suprimento.

Outra indicação para a vida pode ser a “vegetação avermelhada”, que é devida ao fato das plantas absorverem fortemente nos comprimentos de onda do visível, mas refletirem luz infravermelha. Plantas alienígenas podem capturar a luz de sua estrela próxima de forma similar.

Representação artística de um planeta extrasolar rodeado por pequenos asteróides enquanto orbita uma estrela brilhante. Telescópios podem analisar a luz solar refletida por um planeta distante para saber se ele é habitado.
Crédito: David A. Aguilar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

No entanto, há fenômenos geológicos que podem mimetizar estes supostos indicadores biológicos. Vulcões podem encher a atmosfera com gases de curto prazo e alguns minerais possuem um espectro de reflexão também “avermelhado”.

Esta ambigüidade levou Sparks e seus colegas a considerar uma bioassinatura alternativa.

Influência Polarizadora

A homoquiralidade orgânica material foi descoberta em 1848 por Louis Pasteur, que explicou porque algumas moléculas biologicamente derivadas rotacionam a direção da luz polarizada.

Mesmo agora, cientistas usam a polarização da luz como uma forma de estudar amostras biológicas. Mas normalmente estes experimentos trabalham com extratos purificados de moléculas individuais. É raro estudar o sinal da luz polarizada proveniente de um organismo vivo completo.

Entretanto, diversos experimentos anteriores estudaram folhas de plantas e descobriram que aproximadamente um por cento da luz refletida era circularmente polarizada (significando que o campo elétrico rotacionou em sentido horário ou anti-horário).

Sparks e seus colegas pesquisadores decidiram observar além da árvore evolucionária, uma vez que organismos microbianos podem ser uma forma mais comum de vida em outros planetas que plantas folhosas.

Um possível esquema para o Terrestrial Planet Finder (Localizador de Planetas Telúricos).
Crédito:JPL/NASA

Os pesquisadores escolheram cianobactérias marinhas, que são bactérias fotossintetizadoras que apareceram na Terra entre 2 e 3 bilhões de anos atrás. Organismos que sintetizam luz são provavelmente a melhor aposta por serem uma parte observável da luz refletida de um planeta. Elas vivem em espaço aberto (em oposição aos subterrâneos e áreas submersas) e absorvem luz nas freqüências dominantes de sua estrela.

A equipe colocou os micróbios em uma placa de Petri e os iluminou com luz não polarizada. Um polarímetro especial mediu a polarização circular da luz refletida e transmitida.

A equipe encontrou um sinal polarizado entre 0,1 a 0,01 por cento (o valor do sinal depende do comprimento de onda). Minerais e outros objetos não vivos caracteristicamente não polarizam a luz nesta extensão.

Mostrando suas mãos

Polarímetros modernos podem detectar sinais de uma parte em um milhão. “Não é fácil, mas pode ser feito” diz Sparks.

Pode parecer bom o suficiente para reconhecer os micróbios que Spark e seus colegas testaram, mas a luz vinda de um planeta será uma mistura da luz espalhada por nuvens, rochas e outras fontes. Para ser detectável, os autores afirmam que as colônias microbianas precisarão prover de 1 a 10 por cento da luz de uma cena observada.

Concepção artística do European Extremely Large Telescope (Telescópio Extremamente Grande Europeu).
Crédito: European Southern Observatory (Observatório do Sul da Europa).

Sparks e outros efetivamente procuraram por este sinal em um planeta não tão distante. Usando telescópios em solo eles esquadrinharam a superfície de Marte em 2005 procurando por polarização em um nível de uma parte em 1.000. Eles não acharam nada, o que é um pouco reconfortante, Sparks diz, pois implica que o sinal de polarização de planetas telúricos não será dominada por alguma fonte não biológica.

Observar polarização de planetas de fora do Sistema Solar será mais difícil. Sparks diz que capturar suficientes fótons será uma “distensão” para o Terrestrial Planet Finder (Localizador de Planetas Telúricos), que é proposto para a missão espacial de imagear diretamente exoplanetas. As chances podem ser melhores com os enormes telescópios em solo que estão sendo planejados, como o European Extremely Large Telescope (Telescópio Extremamente Grande Europeu). Este captor de luz de 42 m poderia potencialmente coletar fótons suficientes para ver o pequeno efeito de polarização planetária.

Uma pergunta interessante é se o nosso próprio planeta azul emite um sinal de polarização. “Nós não sabemos, uma vez que ninguém olhou”, afirma Sparks. Sua equipe calculou que regiões do oceano com muitas cianobactérias deveriam ter um sinal polarizado circular de uma parte em 10.000. A equipe está no momento procurando por possíveis medidas de campo sobre os oceanos, assim como sobre florestas e outras vegetações para medir precisamente o sinal de polarização da própria vida da Terra à distância.

This story was originally published in English, and translated into Portuguese by Bruno Martini.

 

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