O Telescópio Espacial James Webb (JWST) descobriu fosfina na atmosfera de uma anã marrom – a mesma substância química que gerou polêmica após alegações de que havia sido detectada em Vênus e poderia ser proveniente de vida.
Esta nova detecção em um anã marrom é previsto por modelos que simulam atmosferas alienígenas e é um lembrete de que a fosfina não é necessariamente um bioassinatura. No entanto, os astrónomos continuam intrigados sobre a razão pela qual alguns objectos contêm fosfina e outros não, embora a teoria diga que deveria estar lá.
A fosfina foi identificada na atmosfera fria de uma anã marrom chamada Wolf 1130C, que existe em um sistema triplo junto com um sistema de baixa massa. anã vermelha estrela e um anã branca. A fosfina existe com abundância de 0,1 partes por milhão, o que corresponde aos modelos da atmosfera de gigante gasoso planetas e anãs marrons predizem. Na verdade, ambos Júpiter e Saturno contêm uma abundância semelhante de fosfina ao Wolf 1130C.
O problema é que muitas anãs marrons que deveriam apresentar abundâncias detectáveis de fosfina não o fazem, e os cientistas não sabem por quê.
A fosfina é uma molécula à base de fósforo, composta por um átomo de fósforo e três átomos de hidrogênio. Também é bastante instável em condições atmosféricas e as reações químicas podem facilmente quebrar as moléculas de fosfina. Vemos fosfina nas nuvens de Júpiter e Saturno porque ela se forma nas profundezas dos interiores quentes dos planetas gigantes, e então as correntes de convecção transportam a fosfina para altitudes mais elevadas mais rapidamente do que a taxa com que ela é destruída.
Esta é uma das razões pelas quais a alegada detecção de fosfina em Vênus é tão controverso.
Foi em 2020 que uma equipe liderada por Jane Greaves, da Universidade de Cardiff, no País de Gales fosfina detectada na atmosfera de Vênus usando o Telescópio James Clerk Maxwell no Havaí e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile. Na Terra, a fosfina ocorre naturalmente como produto de processos biológicos, e a equipe de Greaves pressionou fortemente o ângulo biológico para explicar sua descoberta, levando à especulação de que poderia haver micróbios vivendo nas nuvens tóxicas de Vênus.
No entanto, uma grande parte da comunidade astronómica discordou das descobertas da equipa, argumentando que houve falhas na análise, e outros grupos têm lutado para replicar as descobertas. Apesar disso, a equipa de Greaves redobrou as suas conclusões, e a presença de fosfina em Vénus continua a ser ferozmente debatida e controversa.
Parte do desacordo dos cientistas com a descoberta é que acham difícil ver como a fosfina poderia sobreviver na atmosfera de Vênus.
No entanto, a fosfina ainda é considerada uma bioassinatura potencial pelos astrobiólogos em seus estudos. procure por vida alienígena.
No entanto, a sua existência nas nuvens de Júpiter e Saturno, e agora no Wolf 1130C, é um lembrete de que processos químicos não biológicos também podem produzir fosfina. A questão é por que Júpiter, Saturno e Wolf 1130C têm níveis detectáveis de fosfina, enquanto outras anãs marrons que foram estudadas por JWST não o fazem, ou pelo menos estão tão esgotados que a molécula não é detectável.
Existem várias explicações possíveis. Um é exclusivo do sistema Wolf 1130. Antes de evoluir para uma anã branca, Wolf 1130B era uma grande estrela com uma massa entre seis e oito vezes a da nossa sol. Essas estrelas não são massivas o suficiente para ir supernovaentão eles terminam suas vidas da mesma forma que o nosso sol – expandindo-se para se tornar um gigante vermelho e então soprando suas camadas externas para formar um planeta nebulosadeixando para trás seu núcleo inerte como uma anã branca do tamanho da Terra que, no caso de Wolf 1130B, tem 1,24 massas solares.
Estrelas na faixa de seis a oito massas solares podem produzir quantidades significativas de fósforo nos últimos estágios de sua vida, que podem então expelir para o espaço à medida que a gigante vermelha se desprende de suas camadas externas. Se este material rico em fósforo fosse expelido por todo o Wolf 1130C, isso explicaria de onde veio o fósforo para formar a fosfina.
É uma boa teoria, mas infelizmente não passa na avaliação. A anã branca no sistema Wolf 1130 forma uma estreita binário com a estrela de baixa massa, Wolf 1130A, enquanto a anã marrom orbita o par à distância. A e B estão tão próximos que estão travados um ao outro, o que significa que mostram um ao outro a mesma face constantemente. A relação deles é ainda mais envolvente do que isso – a atração gravitacional da anã branca está, na verdade, esticando Wolf 1130A em forma de ovo em sua direção.
Quando a estrela que formou a anã branca morreu, as camadas externas da gigante vermelha teriam engolido Wolf 1130A. Se a morte da estrela que se tornou a anã branca tivesse depositado fósforo na anã marrom, então também esperaríamos ver uma abundância excessiva de fósforo em Wolf 1130A, mas não vemos.
Outra possibilidade é que a presença de fosfina esteja de alguma forma relacionada com a composição química intrínseca da anã marrom. Alguns modelos prevêem que atmosferas que contêm muito poucos elementos mais pesados que o hélio têm preponderância para mais fosfina. Na verdade, 1130C parece ter uma abundância muito baixa destes elementos mais pesados, que os astrónomos chamam colectivamente de “metais”. Da mesma forma, Júpiter e Saturno também têm baixas “metalicidades”.
A razão exacta pela qual a falta de elementos pesados promove a fosfina é multifacetada: não só ajuda a criar as condições nas quais a fosfina pode formar-se e sobreviver mais tempo do que normalmente aconteceria, mas a relativa falta de outras moléculas presentes na atmosfera significa que há menos interferência com o sinal de fosfina no espectro da anã castanha, fazendo com que se destaque mais.
O problema é que outras anãs marrons observadas pelo JWST também apresentam baixa metalicidade, mas não apresentam as quantidades esperadas de fosfina.
Estas ambiguidades levam os autores da nova investigação, liderada por Adam Burgasser, da Universidade da Califórnia, em San Diego, a questionar quão útil é uma fosfina com bioassinatura, quando nem sequer podemos dizer com certeza como se forma em planetas distantes e anãs castanhas.
“A incapacidade dos modelos de explicar consistentemente todas estas fontes indica uma compreensão incompleta da química do fósforo em atmosferas de baixa temperatura”, disseram os autores. “Portanto, alertamos contra o uso de fosfina como bioassinatura até que essas discrepâncias sejam resolvidas”.
No mínimo, o novo estudo lembra-nos que, mesmo que a detecção de fosfina em Vénus se revele real, a sua origem pode muito bem ser abiótica e não biologicamente relacionada. Ainda não é hora de ficar entusiasmado com a vida em nenhum desses mundos.
As descobertas foram publicadas em 2 de outubro na revista Ciência.
