Descoberta de fosfina em Vênus sugere que o planeta pode abrigar vida - Mistérios do Universo

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14 de setembro de 2020

Descoberta de fosfina em Vênus sugere que o planeta pode abrigar vida

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A inesperada detecção atmosférica de fosfina, um gás fedorento produzido por micróbios na Terra, pode desencadear uma revolução na astrobiologia


Há algo estranho acontecendo nas nuvens de Vênus. Telescópios detectaram concentrações incomumente altas da molécula fosfina - uma substância química fedorenta e inflamável normalmente associada a fezes, flatulências e atividade microbiana em decomposição - em uma camada atmosférica muito acima da superfície escaldante do planeta.

A descoberta é curiosa porque aqui na Terra a fosfina está essencialmente sempre associada a criaturas vivas, seja como subproduto de processos metabólicos ou de tecnologia humana, como fumigantes industriais e laboratórios de metanfetamina. Embora tóxica para muitos organismos, a molécula foi apontada como uma assinatura potencialmente inequívoca de vida porque é muito difícil de fazer por meio da ação geológica ou atmosférica comum.

Envolto por nuvens de ácido sulfúrico e possuindo pressões superficiais opressivas e temperaturas quentes o suficiente para derreter o chumbo, Vênus é um mundo infernal. Mas a camada de nuvem específica onde a fosfina está presente é relativamente agradável, com ampla luz solar e pressão atmosférica e temperatura semelhantes às da Terra. Os resultados terão que ser examinados cuidadosamente pela comunidade científica. No entanto, eles parecem suscitar um interesse renovado em explorar nosso planeta irmão vizinho.

UM MISTÉRIO MOLECULAR

“É uma descoberta realmente intrigante porque a fosfina não se encaixa em nossa concepção de quais tipos de substâncias químicas deveriam estar na atmosfera de Vênus”, disse Michael Wong, astrobiólogo da Universidade de Washington. O cientista planetário Sanjay Limaye, da Universidade de Wisconsin-Madison, concorda. “O resultado final é que não sabemos o que está acontecendo”, diz ele. (Nem Wong nem Sanjay estiveram envolvidos no trabalho.)

Depois do sol e da lua, Vênus é o objeto mais brilhante visível a olho nu no céu da Terra. Por milhares de anos, as pessoas contaram histórias sobre a joia cintilante que aparecia perto do nascer e do pôr do sol. Aqui no Brasil, Vênus é conhecido como a "Estrela D'alva".  O brilho de Vênus é o que o torna atraente para Jane Greaves, uma radioastrônoma da Universidade de Cardiff, na Inglaterra. Ela normalmente concentra sua atenção em sistemas planetários recém-nascidos distantes, mas queria testar suas habilidades de identificação molecular em mundos dentro de nosso quintal cósmico.

Em 2017, Greaves observou Vênus com o telescópio James Clerk Maxwell (JCMT) em Mauna Kea, no Havaí, em busca de padrões de linhas semelhantes a códigos de barras no espectro do planeta que indicariam a presença de diferentes produtos químicos. Ao fazer isso, ela notou uma linha associada à fosfina. Os dados sugerem que a molécula está presente em cerca de 20 partes por bilhão na atmosfera do planeta, uma concentração entre 1.000 e um milhão de vezes maior que a da atmosfera terrestre. “Fiquei surpreso”, diz Greaves.

A fosfina é uma molécula relativamente simples contendo um átomo de fósforo e três átomos de hidrogênio. É conhecido por dar o odor característico do alho ou do peixe podre, embora, quando chegar a concentrações onde os humanos possam sentir o cheiro, provavelmente cause danos aos pulmões. No episódio piloto da série Breaking Bad, o personagem Walter White prepara gás fosfina para nocautear dois agressores que o ameaçam.

No entanto, fazer a substância não é tão fácil como visto na TV. Fósforo e hidrogênio “se odeiam”, diz Clara Sousa-Silva, astrofísica molecular do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e coautora de um estudo relatando a descoberta da fosfina. O hidrogênio tem coisas muito melhores para fazer, e o fósforo prefere se ligar ao oxigênio. Mas se você jogar energia suficiente neles, eles podem se unir e ficar estáveis ​​em alguns ambientes. ”

Os gigantes gasosos Júpiter e Saturno contêm fosfina porque têm interiores quentes, onde pode ser energeticamente favorável para produzir a molécula. A atmosfera de estufa descontrolada de Vênus, em contraste, está cheia de substâncias químicas que contêm oxigênio, como dióxido de carbono, que normalmente absorvem o fósforo da fosfina. Para a molécula estar presente em qualquer nível, sem falar nas quantidades que Greaves estava vendo, era um verdadeiro incômodo.

Enquanto isso, Sousa-Silva construiu sua carreira em torno do estudo da fosfina - ela atende pelo apelido de @DrPhosphine no Twitter - prevendo como ela poderia aparecer na atmosfera de um exoplaneta alienígena distanteEu estava considerando esses mundos exóticos a anos-luz de distância - super-Terras, planetas tropicais, planetas de esgoto”, diz ela. "E o tempo todo, estava aqui ao lado."

Os pesquisadores e seus colegas fizeram observações de acompanhamento de Vênus com o Atacama Large Millimeter /submillimeter Array (ALMA) no Chile no ano passado, novamente detectando a assinatura atmosférica da fosfina. Eles então tentaram encontrar todas as razões possíveis para a existência da estranha molécula, incluindo atividade vulcânica, quedas de raios e até mesmo meteoritos se separando na atmosfera do planeta. Acho que as melhores rotas que encontramos ficaram aquém por um fator de cerca de 10.000”, diz Greaves.

Claro, pode haver caminhos adicionais para a produção de fosfina que a equipe ainda não considerou. Mas depois de exaurir a imaginação em busca de explicações abióticas, os pesquisadores se sentiram forçados a reconhecer uma outra possibilidade em seu artigo, que apareceu hoje na Nature Astronomy: a molécula poderia ser feita pela vida em Vênus, assim como a vida é a principal forma de se manifestar em Terra.

VIDA NAS NUVENS

Os astrobiólogos há muito são apaixonados por Marte, um planeta seco e rochoso com condições não muito diferentes das da Terra. Mais recentemente, eles foram atingidos pela lua por mundos gelados e potencialmente habitáveis ​​no sistema solar externo, como o satélite lançador de gêiseres de Saturno, Enceladus, e a lua oceânica de Júpiter, Europa. Mas, apesar de suas desvantagens, Vênus não foi totalmente negligenciada pelos cientistas que especulam sobre as moradas extraterrestres da vida.

De 50 a 60 quilômetros acima da superfície venusiana, existe uma camada atmosférica com pressão igual à do nível do mar na Terra e temperaturas entre zero e 50 graus Celsius. Se não fosse pelas nuvens de ácido sulfúrico, poderíamos chamar essa camada de "hospitaleira". Mesmo assim, existem organismos terrestres que tolerarão alegremente essas condições extremamente ácidas em fontes termais ou outros ambientes. Esta região relativamente clemente é precisamente o lugar onde a fosfina foi encontrada.

Desde 1960, os astrônomos também notaram que as nuvens de Vênus não estão refletindo tanto da luz ultravioleta do Sol quanto deveriam: algo desconhecido na atmosfera parece estar preferencialmente absorvendo essa luz. Esta observação levou os astrobiólogos Harold Morowitz e Carl Sagan a propor que os organismos fotossintéticos famintos por energia podem ser os culpadosEnquanto isso, outros pesquisadores nunca pararam de buscar explicações abióticas alternativas. Evidências recentes sugerem que o planeta ainda é geologicamente ativo . E um modelo lançado no início deste ano mostrou que Vênus pode ter tido um oceano por quase três bilhões de anos- um que desapareceu apenas algumas centenas de milhões de anos atrás. É concebível que a vida pudesse ter surgido em Vênus quando nosso mundo irmão era muito mais parecido com a Terra, apenas se tornando aerotransportado quando o efeito estufa descontrolado tornou a superfície do planeta inabitável.

Sempre achei tão plausível ter vida nas nuvens de Vênus quanto encontrá-la na subsuperfície de Marte”, diz David Grinspoon, astrobiólogo do Planetary Science Institute, que não esteve envolvido no estudo. Cada um é um ambiente que poderia ser habitável, mas não é garantido que o seja.”

No entanto, um caso quase igualmente bom pode ser feito para as nuvens de Vênus serem hostis à vida como a conhecemos. Micróbios foram encontrados flutuando na atmosfera da Terra, mas nenhum é conhecido por passar exclusivamente seu ciclo de vida lá. Todos eles têm que pousar eventualmente, e a superfície de Vênus parece um lugar muito inóspito para ser um bom reservatório.

A área venusiana considerada também é 50 vezes mais árida do que o deserto do Atacama, no Chile, o lugar mais seco de nosso planeta. E embora seja verdade que os seres vivos encontraram boas maneiras de prosperar em ambientes aquosos tingidos com traços de ácido sulfúrico, as condições no gêmeo maligno da Terra basicamente revertem essa fórmula: sua camada de nuvem é principalmente ácido sulfúrico com apenas um pouco de água.

VENUS REVISITado

Vênus continua sendo um lugar pouco explorado. “Apesar de ser literalmente o planeta ao lado, há muitos mistérios que ainda precisam ser resolvidos”, diz Wong. Para descartar todas as explicações inanimadas para a criação da fosfina, os pesquisadores terão que aprender muito mais sobre o próprio planeta, incluindo sua química, geologia e física atmosférica, acrescenta.

Outro problema pode ser a detecção da própria fosfina. Ondulações ruidosas que tornam a resolução de qualquer linha em particular um tanto desafiadora são sobrepostas ao espectro de Vênus nos dados da equipe. Essas estruturas onduladas podem imitar uma assinatura de fosfina, diz Bruno Bézard, espectroscopista do Observatório de Paris. “Não vejo um argumento forte para dizer que não é uma ondulação”, diz ele.

Greaves afirma que as chances de encontrar o mesmo sinal usando dois recursos separados, JCMT e ALMA, são estatisticamente pequenas. No entanto, ela e seus colegas esperam fazer observações adicionais em outros comprimentos de onda, como infravermelho, para testar ainda mais seus resultados iniciais. Fazer mapas de alta resolução de onde a fosfina aparece e ver se ela exibe qualquer tipo de variação sazonal também pode ajudar a vinculá-la a processos biológicos.

De muitas maneiras, a descoberta inesperada parece análoga ao anúncio de 1996 da potencial vida microscópica em um antigo meteorito marciano designado Allan Hills 84001Junto com estruturas que pareciam bactérias fósseis, a amostra continha uma forma incomum de cristais de ferro que pareciam idênticos aos produzidos por criaturas microbianas na Terra. Demorou muitos anos até que os pesquisadores conseguissem descobrir uma explicação inorgânica para esses cristais.

Embora a vida não tenha funcionado como uma explicação nesse caso, “ela fez todo mundo pensar: 'Bem, por que não?'”, Diz Grinspoon. Tudo o que sabemos sobre Marte é consistente com essa possibilidade. Isso levou a um grande movimento e catalisou a astrobiologia como um campo. ”

A descoberta da fosfina pode desempenhar um papel semelhante em fazer com que os cientistas planetários prestem mais atenção a Vênus. Nos últimos anos, já houve um contingente de pesquisadores clamando por mais missões ao nosso planeta irmão . A Rússia propôs enviar sua missão Venera-D, que incluiria um orbitador e um módulo de aterrissagem, para Vênus já em 2026. A Agência Espacial Européia também tem a espaçonave EnVision em sua prancheta, e pode atingir seu alvo na próxima década.

A NASA está atualmente considerando propostas para duas missões diferentes a Vênus para financiamento sob seu Programa de Descoberta: a órbita VERITAS e DAVINCI+. Este último faria a primeira sonda voar pela atmosfera de Vênus desde os balões soviéticos de Vega de 1984. Uma seleção é esperada no próximo ano.

Qualquer um desses esforços, junto com observações adicionais usando telescópios na Terra, poderia ajudar a reforçar ou enfraquecer a defesa da fosfina em Vênus. Até então, muitos no campo provavelmente reservarão seu julgamento completo. É muito especulativo dizer que existe vida em Vênus”, diz Wong. Mas também é especulativo dizer que definitivamente não pode haver vida em Vênus.

Por seu lado, Sousa-Silva espera que o resto da comunidade científica sujeite os métodos e as conclusões dela e dos seu colegas no estudo a um escrutínio rigoroso. “Tenho certeza de que nossos modelos e redução de dados são bons, mas ainda estou cética”, diz ela. “Espero que o mundo venha e aponte os erros que cometi.”

Esses debates são importantes para a ciência porque enigmas semelhantes vão se desenrolar cada vez que alguém reivindicar evidências de vida em um planeta em nosso sistema solar ou além, diz Sousa-Silva. Acho que é muito difícil provar algo assim”, acrescenta ela. Temos um desejo inato de encontrar vida, e então temos nossas próprias mentes racionais que dizem: 'Nada disso é evidência suficiente.' Queremos não estar sozinhos, mas também queremos não estar errados. Às vezes, essas duas coisas são difíceis de fazer coexistir.


Texto adaptado de Scientific American

Artigo da Nature relatando a descoberta:

Greaves, JS, Richards, AMS, Bains, W. et al. Gás fosfina nas nuvens de Vênus. Nat Astron (2020). https://doi.org/10.1038/s41550-020-1174-4https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4

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