A partir de dados do Telescópio Espacial James Webb, os astrônomos, liderados pela Universidade de Cambridge, detectaram impressões digitais químicas semelhantes às do fitoplâncton marinho. Estes seriam os sinais mais promissores até agora de uma possível bioassinatura fora do sistema solar. A pesquisa é apoiada por uma Bolsa de Pesquisa de Fronteira do Programa de Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI) e o Telescópio JWST é uma colaboração entre a NASA, a ESA e a Agência Espacial Canadense (CSA).
Foram encontradas impressões digitais de dimetilsulfeto (DMS) e/ou dimetildissulfeto (DMDS) na atmosfera do exoplaneta K2-18b, que orbita sua estrela na zona habitável. Na Terra, DMS e DMDS são produzidos apenas por vida, principalmente microbiana, como o fitoplâncton marinho. Embora um processo químico desconhecido possa ser a fonte dessas moléculas na atmosfera de K2-18b, os resultados são a evidência mais forte até o momento de que pode existir vida em um planeta fora do nosso sistema solar.
As observações atingiram o nível de significância estatística “três sigma” – o que significa que há uma probabilidade de 0,3% de terem ocorrido por acaso. Para atingir a classificação aceita para descoberta científica, as observações teriam que ultrapassar o limite de cinco sigma, o que significa que haveria uma probabilidade inferior a 0,00006% de terem ocorrido por acaso. Os pesquisadores afirmam que entre 16 e 24 horas de observação de acompanhamento com o JWST podem ajudá-los a atingir a importantíssima significância de cinco sigma. Os resultados foram publicados no The Astrophysical Journal Letters .
Observações anteriores de K2-18b — que tem 8,6 vezes a massa e 2,6 vezes o tamanho da Terra, e está localizado a 124 anos-luz de distância, na constelação de Leão — identificaram metano e dióxido de carbono em sua atmosfera. Esta foi a primeira vez que moléculas à base de carbono foram descobertas na atmosfera de um exoplaneta na zona habitável. Esses resultados foram consistentes com as previsões para um planeta “Hiceano”: um mundo habitável coberto por oceanos sob uma atmosfera rica em hidrogênio.
No entanto, outro sinal, mais fraco, sugeriu a possibilidade de algo diferente acontecer em K2-18b. “Não sabíamos ao certo se o sinal que vimos da última vez era devido ao DMS, mas apenas a sugestão dele foi empolgante o suficiente para que fizéssemos outra observação com o JWST usando um instrumento diferente”, disse o professor Nikku Madhusudhan, do Instituto de Astronomia de Cambridge, que liderou a pesquisa. Para determinar a composição química das atmosferas de planetas distantes, os astrônomos analisam a luz de sua estrela-mãe enquanto o planeta transita, ou passa em frente à estrela, visto da Terra. À medida que o K2-18b transita, o JWST consegue detectar uma queda no brilho estelar, e uma pequena fração da luz estelar atravessa a atmosfera do planeta antes de atingir a Terra. A absorção de parte da luz estelar na atmosfera do planeta deixa marcas no espectro estelar que os astrônomos podem juntar para determinar os gases constituintes da atmosfera do exoplaneta.
A inferência anterior, provisória, sobre o DMS foi feita utilizando os instrumentos NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) e NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do JWST, que juntos abrangem a faixa de comprimentos de onda do infravermelho próximo (0,8-5 micrômetros). A nova observação independente utilizou o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do JWST na faixa do infravermelho médio (6-12 micrômetros). “Esta é uma linha de evidência independente, usando um instrumento diferente do que usamos antes e uma faixa de comprimento de onda de luz diferente, onde não há sobreposição com as observações anteriores”, disse Madhusudhan. “O sinal foi transmitido forte e claro.”
“Foi uma constatação incrível ver os resultados emergirem e permanecerem consistentes ao longo das extensas análises independentes e testes de robustez”, disse o coautor Måns Holmberg, pesquisador do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial em Baltimore, EUA. DMS e DMDS são moléculas da mesma família química e prevê-se que ambas sejam bioassinaturas. Ambas as moléculas apresentam características espectrais sobrepostas na faixa de comprimento de onda observada, embora observações adicionais ajudem a diferenciá-las.
No entanto, as concentrações de DMS e DMDS na atmosfera do K2-18b são muito diferentes das da Terra, onde geralmente ficam abaixo de uma parte por bilhão em volume. No K2-18b, estima-se que sejam milhares de vezes mais fortes – mais de dez partes por milhão. “Trabalhos teóricos anteriores previram a possibilidade de altos níveis de gases à base de enxofre, como DMS e DMDS, em planetas hiceanos”, disse Madhusudhan. “E agora observamos isso, em linha com o que foi previsto. Considerando tudo o que sabemos sobre este planeta, um planeta hiceano com um oceano repleto de vida é o cenário que melhor se encaixa nos dados que temos.”
Madhusudhan afirma que, embora os resultados sejam animadores, é vital obter mais dados antes de afirmar que a vida foi encontrada em outro mundo. Ele afirma que, embora esteja cautelosamente otimista, pode haver processos químicos até então desconhecidos em ação no K2-18b que podem explicar as observações. Trabalhando com colegas, ele espera conduzir mais trabalhos teóricos e experimentais para determinar se DMS e DMDS podem ser produzidos de forma não biológica no nível atualmente inferido. “A inferência dessas moléculas de bioassinatura levanta questões profundas sobre os processos que podem estar produzindo-as”, disse o coautor Subhajit Sarkar, da Universidade de Cardiff.
“Nosso trabalho é o ponto de partida para todas as investigações que agora são necessárias para confirmar e entender as implicações dessas descobertas interessantes”, disse o coautor Savvas Constantinou, também do Instituto de Astronomia de Cambridge. “É importante que sejamos profundamente céticos em relação aos nossos próprios resultados, porque só testando e testando novamente conseguiremos chegar ao ponto em que tenhamos confiança neles”, disse Madhusudhan. “É assim que a ciência tem que funcionar.”
Embora ainda não esteja reivindicando uma descoberta definitiva, Madhusudhan diz que, com ferramentas poderosas como o JWST e futuros telescópios planejados, a humanidade está dando novos passos para responder à mais essencial das perguntas: estamos sozinhos? “Daqui a décadas, poderemos olhar para este momento e reconhecer que foi quando o universo vivo se tornou acessível”, disse Madhusudhan. “Este pode ser o ponto de inflexão, em que, de repente, a questão fundamental de se estamos sozinhos no universo se torna algo que somos capazes de responder.”
