Há muito tempo, astrônomos questionam se existem planetas semelhantes à Terra em outras partes do Universo — e se eles poderiam abrigar formas de vida. Até o momento, seres extraterrestres apenas povoam o nosso imaginário, inspirado por filmes e séries de ficção científica. Entretanto, o novo telescópio espacial da NASA — o famoso James Webb –, poderá proporcionar uma nova visão sobre a vida no Cosmos.

“Imagine se pudermos estabelecer que existem alguns mundos rochosos com vapor de água e oceanos de água”, disse Sara Seager, professora de física e ciência planetária do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). “Esse é um grande passo à frente de onde estamos hoje”, conta.

Examinando atmosferas de planetas com o James Webb

Por mais que o Webb tenha sido desenvolvido para examinar os primórdios do Universo, observando a formação das primeiras estrelas e galáxias, os astrônomos também esperam utilizar o instrumento para estudar planetas fora do nosso Sistema Solar. O telescópio poderá revelar os detalhes das atmosferas de exoplanetas, identificando quais elementos e gases estão presentes. Em comparação com telescópios atuais, como o Telescópio Espacial Hubble, por exemplo, os cientistas esperam que o Webb ofereça um grande avanço nessa área.

“É um divisor de águas”, disse Nestor Espinoza, astrônomo do Space Telescope Science Institute, que opera o Hubble e também comandará o Webb.

O Hubble pode detectar elementos químicos nas atmosferas de planetas gasosos maiores, semelhantes em tamanho a Netuno ou Júpiter. Já o Webb, por outro lado, poderia fornecer a primeira análise das atmosferas de exoplanetas semelhantes à Terra.

“O fato de ser capaz de detectar atmosferas em torno de planetas do tamanho da Terra é um grande passo em nossa exploração de como são outros exoplanetas”, disse Espinoza. “Será uma máquina revolucionária”, ressalta.

Controladores da missão ainda estão calibrando instrumentos e testando câmeras do James Webb, produzindo imagens de teste como esta, divulgada pela agência espacial. Imagem: NASA/STScl

Um universo de exoplanetas

Os primeiros exoplanetas foram descobertos há apenas três décadas; o primeiro deles em 1992. Desde então, já foram identificados mais de 5.000 planetas orbitando outras estrelas além do Sol. Cada um desses mundos alienígenas pode guardar mistérios incontáveis, pois muitos desses planetas descobertos têm composições rochosas como os planetas do nosso Sistema Solar, como Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.

No entanto, observar a atmosfera de um planeta rochoso permaneceu impossível, diante da resolução dos instrumentos astronômicos atuais. Isso impedia de determinar informações importantes sobre a superfície desses planetas, inclusive se ingredientes essenciais para a vida, como a água, estão presentes.

Para deduzir a composição atmosférica de um exoplaneta, o Webb usará uma técnica chamada espectroscopia de transmissão. Se um exoplaneta passar entre o Webb e a estrela durante sua órbita, ele bloqueará parcialmente parte da luz da estrela. Se o exoplaneta tiver uma atmosfera, quaisquer gases que ele contenha absorverão parte dessa luz antes de atingir os espelhos sensíveis do Webb. Então, os astrônomos poderão determinar quais comprimentos de onda estão faltando na luz que passou pela atmosfera para inferir os gases presentes ali.

Embora os astrônomos já venham usando a técnica com telescópios atuais, o Webb fornece observações infravermelhas mais precisas, permitindo discernir mais gases do que o Hubble, que trabalha principalmente na faixa da luz visível.

“Acho que a coisa mais empolgante sobre o Webb é a ampla cobertura de comprimento de onda que ele dará”, explicou Thomas Mikal-Evans, astrônomo do Instituto Max Planck de Astronomia. “Na faixa [infravermelho], existem muitos recursos de absorção devido não apenas à água, mas a outras moléculas como metano e dióxido de carbono, monóxido de carbono, amônia, cianeto. Isso abrirá nossa visão para esse comprimento de onda para a qual estávamos cegos e nos permitirá detectar muito mais espécies químicas do que antes éramos sensíveis”, acrescentou.

Planetas na zona habitável

Um dos sistemas estelares que os astrônomos estão ansiosos para ver através do Webb é o TRAPPIST-1, localizado a 40 anos-luz da Terra. O sistema contém sete planetas rochosos orbitando uma estrela anã vermelha um pouco maior que o planeta Júpiter e com metade da temperatura do nosso Sol. Nele, há pelo menos três planetas na zona habitável, onde a água pode permanecer na forma líquida na superfície.

Detectar uma atmosfera nesses exoplanetas permitiria aos astrônomos fazer algo que nunca foram capazes de fazer: comparar os planetas rochosos em nosso Sistema Solar com planetas rochosos em um outro sistema planetário. “Isso tem sido um sonho até agora”, contou Espinoza.

No entanto, determinar a composição da atmosfera pode ser uma ideia mais fácil de falar do que fazer.

“Você tem que ter sorte de ter uma composição atmosférica com características espectrais que realmente aparecem nos dados”, disse Mikal-Evans. Como os astrônomos não podem prever o que está na atmosfera com antecedência, eles não sabem se haverá nuvens ou neblina como em Vênus ou na lua de Saturno, Titã, que reduziriam a capacidade de Webb de determinar do que a atmosfera é feita.

Ilustração artística dos sete planetas do sistema estelar TRAPPIST-1, um dos potenciais alvo de estudo do James Webb. Imagem: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC)

Se Webb detectar uma atmosfera em um desses planetas, o próximo passo seria entender do que ela é feita e o que isso nos diz sobre a superfície. Por exemplo, se Webb descobrir vapor de água na atmosfera de um pequeno exoplaneta rochoso, isso significaria que deve haver um oceano líquido na superfície para fornecer um suprimento constante de novas moléculas de água. Isso porque a radiação ultravioleta da estrela quebraria as moléculas de vapor de água. Com o hidrogênio flutuando no espaço (já que os exoplanetas rochosos são pequenos demais para mantê-lo) e o oxigênio reagindo com um elemento diferente e formando um composto químico diferente, apenas um grande reservatório de água poderia reabastecer o vapor de água na atmosfera.

Claro, se o James Webb detectar vapor d’água ou um gás que seja um sinal potencial de vida — principalmente dióxido de carbono, metano ou amônia — chegaríamos na pergunta inevitável se ela seria um indicativo de seres alienígenas no planeta.

Estamos sozinhos?

Talvez o James Webb não responda esta pergunta. Todos os astrônomos entrevistados para esta matéria alertaram que, embora seja possível que a vida possa estar presente nessas condições, o James Webb não poderia fornecer evidências convincentes da existência de seres vivos alienígenas.

“Embora eu não possa dizer não, acho que [detectar vida] é muito improvável por muitas razões”, disse Espinoza. “Mesmo no caso em que esse sinal estava nos dados, criar o consenso sobre o que é a vida, será extremamente complicado”, completa.

Chegar a uma conclusão exigiria evidências de que o sinal é real, e não apenas variações aleatórias nos dados. Além disso, os cientistas devem descartar qualquer explicação alternativa de como o gás poderia estar lá sem invocar a vida.

“Minha opinião é que não vamos vasculhar todas as informações limitadas que temos sobre exoplanetas”, disse Seager.

Seager tem experiência em primeira mão com esse cenário hipotético. Em 2020, ela e outros cientistas relataram que descobriram a fosfina na atmosfera de Vênus. A fosfina tem poucas origens não-biológicas e, portanto, encontrar grandes abundâncias dela em uma atmosfera pode sinalizar vida. Em resposta a essa descoberta na atmosfera venusiana, vários artigos científicos questionaram se a fosfina estava realmente nos dados ou propuseram processos não biológicos de como ela poderia estar lá. Outros cientistas encontraram falhas nesses argumentos, e o debate ainda está em andamento.

Ilustração do telescópio James Webb montado no espaço. Imagem: NASA/Divulgação

“Eu simplesmente não consigo imaginar esse nível de argumento complexo em um planeta sobre o qual não sabemos nada”, disse Seager. “Podemos encontrar alguns sinais, mas não é nada que as pessoas possam provar de alguma forma.”

Quanto à obtenção de mais evidências, isso caberia aos telescópios de nova geração, que serão lançados nas próximas décadas. “A década de 2040 é provavelmente um prazo mais realista para procurar bioassinaturas de forma consistente”, disse Mikal-Evans.

Mesmo que Webb não seja capaz de responder se estamos sozinhos no universo, Seager enfatizou que, estudando mundos ao redor de outras estrelas, o Webb pode nos fornecer uma nova compreensão de nosso lugar no universo e como nosso sistema solar se formou. “Vamos encontrar algumas coisas realmente interessantes”, disse ela.

“Se você perguntasse a um astrônomo há 20 anos sobre isso, eles pensariam que isso é ficção científica”, disse Espinoza. “Mas é ciência real”, conclui.

Texto traduzido e adaptado do original em inglês, publicado no Gizmodo EUA.