Crescem dúvidas sobre a abordagem de bioassinatura para caça a alienígenas | Revista Quanta

Em 2020, os cientistas detectaram um gás chamado fosfina na atmosfera de um planeta rochoso do tamanho da Terra. Não sabendo que a fosfina poderia ser produzida exceto através de processos biológicos, “os cientistas afirmam que algo agora vivo é a única explicação para a fonte do produto químico”, o New York Times relatado. No que diz respeito aos “gases de bioassinatura”, a fosfina parecia um home run.

Até que não era.

O planeta era Vênus, e a afirmação sobre uma potencial bioassinatura no céu venusiano ainda está atolada em controvérsia, mesmo anos depois. Os cientistas não conseguem chegar a acordo sobre se a fosfina está presente ali, muito menos se seria uma forte evidência de uma biosfera alienígena no nosso planeta gémeo.

O que acabou sendo difícil para Vênus só será mais difícil para os exoplanetas a muitos anos-luz de distância.

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, lançado em 2021, já transmitiu dados sobre a composição atmosférica de um exoplaneta de tamanho médio denominado K2-18 b, que alguns interpretaram - de forma controversa - como possível evidência de vida. Mas mesmo com as esperanças de uma detecção de bioassinaturas crescentes, alguns cientistas começam a perguntar abertamente se os gases na atmosfera de um exoplaneta algum dia serão uma evidência convincente de existência de alienígenas.

Uma série de artigos recentes exploram as assustadoras incertezas na detecção de bioassinaturas de exoplanetas. Um desafio importante que eles identificam é o que o filósofo da ciência Peter Vickers na Universidade de Durham chama o problema de alternativas não concebidas. Simplificando, como podem os cientistas ter a certeza de que descartaram todas as explicações não biológicas possíveis para a presença de um gás - especialmente enquanto a geologia e a química dos exoplanetas permanecem quase tão misteriosas como a vida alienígena?

“Novas ideias estão sendo exploradas o tempo todo, e pode haver algum mecanismo abiótico para esse fenômeno que ainda não foi concebido”, disse Vickers. “Esse é o problema das alternativas não concebidas na astrobiologia.”

“É um pouco desse elefante na sala”, disse o astrônomo Daniel Angerhausen do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique, que é cientista do projeto na missão LIFE, um telescópio espacial proposto que procuraria gases de bioassinatura em exoplanetas semelhantes à Terra.

Se ou quando os cientistas detectarem um suposto gás de bioassinatura num planeta distante, poderão usar uma fórmula chamada teorema de Bayes para calcular a probabilidade de existência de vida ali com base em três probabilidades. Dois têm a ver com biologia. A primeira é a probabilidade de surgir vida naquele planeta, dado tudo o que se sabe sobre ele. A segunda é a probabilidade de que, se houvesse vida, ela criaria a bioassinatura que observamos. Ambos os fatores carregam incertezas significativas, segundo os astrobiólogos Cole Mathis da Universidade Estadual do Arizona e Harrison Smith do Earth-Life Science Institute do Tokyo Institute of Technology, que explorou esse tipo de raciocínio de uma forma papel último outono.

O terceiro factor é a probabilidade de um planeta sem vida produzir o sinal observado – um desafio igualmente sério, como os investigadores percebem agora, que está emaranhado no problema das alternativas abióticas não concebidas.

“Essa é a probabilidade de argumentarmos que você não pode preencher o cargo de forma responsável”, disse Vickers. “Poderia quase variar de zero a 1.”

Considere o caso de K2-18 b, um “mini-Netuno” de tamanho intermediário entre a Terra e Netuno. Em 2023, os dados do JWST revelaram um sinal estatisticamente fraco de sulfeto de dimetila (DMS) em sua atmosfera. Na Terra, o DMS é produzido por organismos marinhos. Os pesquisadores que detectei provisoriamente em K2-18 b interpretaram os outros gases descobertos no seu céu como significando que o planeta é um “mundo aquático” com uma superfície oceânica habitável, apoiando a sua teoria de que o DMS ali provém da vida marinha. Mas outros cientistas interpretam as mesmas observações como evidência de uma composição planetária gasosa e inóspita, mais parecida com a de Netuno.

Alternativas não concebidas já forçaram os astrobiólogos várias vezes a revisar suas ideias sobre o que constitui uma boa bioassinatura. Quando a fosfina foi detectado em Vênus, os cientistas não conheciam nenhuma maneira de produzi-lo em um mundo rochoso sem vida. Desde então, eles identificaram vários possíveis fontes abióticas do gás. Um cenário é que os vulcões libertem compostos químicos chamados fosfetos, que poderiam reagir com o dióxido de enxofre na atmosfera de Vénus para formar fosfina – uma explicação plausível dado que os cientistas encontraram evidências de vulcanismo activo no nosso planeta gémeo. Da mesma forma, o oxigênio foi considerado um gás de bioassinatura até a década de 2010, quando pesquisadores como Victoria Meadows, do Laboratório Planetário Virtual do Instituto de Astrobiologia da NASA começou para encontrar maneiras que planetas rochosos poderiam acumular oxigênio sem biosfera. Por exemplo, oxigênio pode se formar do dióxido de enxofre, que é abundante em mundos tão diversos como Vénus e Europa.

Hoje, os astrobiólogos abandonaram em grande parte a ideia de que um único gás poderia ser uma bioassinatura. Em vez disso, concentram-se na identificação de “conjuntos”, ou conjuntos de gases que não poderiam coexistir sem vida. Se alguma coisa pode ser chamada de bioassinatura padrão-ouro de hoje, é a combinação de oxigênio e metano. O metano degrada-se rapidamente em atmosferas ricas em oxigênio. Na Terra, os dois gases só coexistem porque a biosfera os reabastece continuamente.

Até agora, os cientistas não conseguiram encontrar uma explicação abiótica para as bioassinaturas de oxigênio-metano. Mas Vickers, Smith e Mathis duvidam que este par em particular – ou talvez qualquer mistura de gases – algum dia seja convincente. “Não há como ter certeza de que o que estamos vendo é na verdade uma consequência da vida, e não uma consequência de algum processo geoquímico desconhecido”, disse Smith.

“O JWST não é um detector de vida. É um telescópio que pode nos dizer quais são os gases na atmosfera de um planeta”, disse Mathis.

Sarah Rugheimer, astrobiólogo da Universidade de York que estuda atmosferas de exoplanetas, é mais otimista. Ela está procurando ativamente explicações abióticas alternativas para bioassinaturas de conjuntos como oxigênio e metano. Ainda assim, diz ela, “eu estaria abrindo uma garrafa de champanhe – champanhe muito caro – se víssemos oxigênio, metano, água e CO₂”em um exoplaneta.

Servir bebidas sobre um resultado emocionante em particular é, obviamente, diferente de dizer ao mundo que encontraram alienígenas.

Rugheimer e os outros pesquisadores que conversaram com Quanta para esta história, questionam-se sobre a melhor forma de falar em público sobre a incerteza em torno das bioassinaturas - e perguntam-se como as mudanças na opinião astrobiológica sobre uma determinada detecção podem minar a confiança do público na ciência. Eles não estão sozinhos em suas preocupações. À medida que a saga da fosfina de Vênus avançava para o clímax em 2021, os administradores e cientistas da NASA imploraram à comunidade astrobiológica que estabelecesse padrões firmes de certeza na detecção de bioassinaturas. Em 2022, centenas de astrobiólogos se reuniram para um workshop virtual para discutir o assunto – embora ainda não exista um padrão oficial ou mesmo uma definição de bioassinatura. “Neste momento, estou muito feliz por todos termos concordado, em primeiro lugar, que isto é um pouco problemático”, disse Angerhausen.

A pesquisa avança apesar da incerteza – como deveria, diz Vickers. Encontrar becos sem saída e ter que voltar atrás é natural para um campo incipiente como a astrobiologia. “Isso é algo que as pessoas deveriam tentar entender melhor sobre como a ciência funciona em geral”, disse Smith. “Não há problema em atualizar o que sabemos.” E afirmações ousadas sobre bioassinaturas têm uma forma de atear fogo aos cientistas para falsificá-las, dizem Smith e Vickers – para irem à caça de alternativas não concebidas.

“Ainda não sabemos o que raio está a acontecer em Vénus e, por isso, é claro que parece impossível”, disse a astroquímica Clara Sousa-Silva, do Bard College, especialista em fosfina que ajudou a fazer a detecção de Vénus. Para ela, o próximo passo é claro: “Vamos pensar novamente em Vênus”. Os astrónomos praticamente ignoraram Vénus durante décadas. A controvérsia da bioassinatura desencadeou novos esforços não só para descobrir fontes abióticas de fosfina anteriormente não consideradas, mas também para compreender melhor o nosso planeta irmão por si só. (Pelo menos cinco missões a Vênus estão planejados para as próximas décadas.) “Acho que isso também é a fonte de esperança para os exoplanetas.”