Amedida que novos e mais poderosos telesca³pios piscarem nos pra³ximos anos, os astrônomos podera£o apontar os megasca³pios para exoplanetas pra³ximos, espiando suas atmosferas para decifrar sua composição e buscar sinais de vida extraterrestre. Mas imagine se, em nossa busca, encontramos organismos aliena­genas, mas falhamos em reconhecaª-los como vida real.

Essa éuma perspectiva que astrônomos como Sara Seager esperam evitar. Seager, professor de ciências planeta¡rias, física e aerona¡utica e astrona¡utica do MIT em 1941, estãoolhando além de uma visão "centrada na terra" da vida e lana§ando uma rede mais ampla para que tipos de ambientes além do nosso possam realmente ser habita¡veis.

Em um artigo publicado hoje na revista Nature Astronomy , ela e seus colegas observaram em estudos de laboratório que os micróbios podem sobreviver e prosperar em atmosferas dominadas pelo hidrogaªnio - um ambiente muito diferente da atmosfera rica em nitrogaªnio e oxigaªnio da Terra .

O hidrogaªnio éum gás muito mais leve que o nitrogaªnio ou o oxigaªnio, e uma atmosfera rica em hidrogaªnio se estenderia muito mais longe em um planeta rochoso . Poderia, portanto, ser mais facilmente descoberto e estudado por telesca³pios poderosos, em comparação com planetas com atmosferas mais compactas e semelhantes a  Terra.

Os resultados de Seager mostram que formas simples de vida podem habitar planetas com atmosferas ricas em hidrogaªnio, sugerindo que uma vez que telesca³pios da próxima geração como o James Webb Space Telescope da NASA entrem em operação, os astrônomos podem querer procurar primeiro por exoplanetas dominados por hidrogaªnio em busca de sinais de vida.

"Existe uma diversidade de mundos habita¡veis ​​por aa­, e confirmamos que a vida na Terra pode sobreviver em atmosferas ricas em hidrogaªnio", diz Seager. "Devemos definitivamente adicionar esses tipos de planetas ao menu de opções ao pensar na vida em outros mundos e realmente tentar encontra¡-la."

Os co-autores do SeaIT no MIT são Jingcheng Huang, Janusz Petkowski e Mihkel Pajusalu.

No ini­cio da Terra, bilhaµes de anos atrás, a atmosfera parecia bem diferente do ar que respiramos hoje. O planeta infantil ainda não possua­a oxigaªnio e era composto por uma sopa de gases, incluindo dia³xido de carbono, metano e uma fração muito pequena de hidrogaªnio. O gás hidrogaªnio permaneceu na atmosfera por possivelmente bilhaµes de anos, atéo que éconhecido como o Grande Evento de Oxidação e o acaºmulo gradual de oxigaªnio.

Os cientistas estudam rotineiramente a atividade de metana³genos cultivados em laboratório com 80% de hidrogaªnio. Mas existem muito poucos estudos que exploram a tolera¢ncia de outros micróbios a ambientes ricos em hidrogaªnio.

"Quera­amos demonstrar que a vida sobrevive e pode crescer em uma atmosfera de hidrogaªnio", diz Seager.

A equipe levou ao laboratório para estudar a viabilidade de dois tipos de micróbios em um ambiente de 100% de hidrogaªnio. Os organismos que eles escolheram foram a bactanãria Escherichia coli, um simples procariota e a levedura, um eucariota mais complexo, que não havia sido estudado em ambientes dominados por hidrogaªnio.

Ambos os micróbios são organismos-modelo padrãoque os cientistas estudam e caracterizam hámuito tempo, o que ajudou os pesquisadores a projetar seu experimento e entender seus resultados. Além disso, E.coli e levedura podem sobreviver com e sem oxigaªnio - um benefa­cio para os pesquisadores, pois eles poderiam preparar seus experimentos com qualquer organismo ao ar livre antes de transferi-los para um ambiente rico em hidrogaªnio.

Em seus experimentos, eles cultivaram separadamente culturas de levedura e E. coli e injetaram as culturas com os micróbios em garrafas separadas, preenchidas com um "caldo" ou cultura rica em nutrientes que os micróbios poderiam alimentar. Eles então expeliram o ar rico em oxigaªnio nas garrafas e encheram o "Espaço superior" restante com um certo gás de interesse, como um gás de 100% de hidrogaªnio. Eles então colocaram os frascos em uma incubadora, onde foram agitados suave e continuamente para promover a mistura entre os micróbios e os nutrientes.

A cada hora, um membro da equipe coletava amostras de cada frasco e contava os micróbios vivos. Eles continuaram a amostrar por até80 horas. Seus resultados representaram uma curva de crescimento cla¡ssica: no ini­cio do julgamento, os micróbios cresceram rapidamente em número, alimentando os nutrientes e povoando a cultura. Eventualmente, o número de micróbios diminuiu. A população, ainda pra³spera, permaneceu esta¡vel, a  medida que novos micróbios continuaram crescendo, substituindo os que morreram.

Seager reconhece que os bia³logos não consideram os resultados surpreendentes. Afinal, o hidrogaªnio éum gás inerte e, como tal, não éinerentemente ta³xico para os organismos.

"Nãoécomo se tivanãssemos enchido o espaço da cabea§a com veneno", diz Seager. "Mas ver éacreditar, certo? Se alguém nunca os estudou, especialmente os eucariotos, em um ambiente dominado por hidrogaªnio, vocêdesejaria fazer o experimento para acreditar."

Ela também deixa claro que o experimento não foi projetado para mostrar se os micróbios podem depender do hidrogaªnio como fonte de energia. Em vez disso, o objetivo era mais demonstrar que uma atmosfera de hidrogaªnio a 100% não prejudicaria ou mataria certas formas de vida.

"Eu não acho que ocorreu aos astrônomos que poderia haver vida em um ambiente de hidrogaªnio", diz Seager, que espera que o estudo incentive conversas cruzadas entre astrônomos e bia³logos, particularmente como a busca por planetas habita¡veis ​​e vida extraterrestre, sobe.

Os astrônomos não são capazes de estudar a atmosfera de pequenos exoplanetas rochosos com as ferramentas disponí­veis hoje. Os poucos planetas rochosos pra³ximos que eles examinaram não possuem atmosfera ou podem ser simplesmente pequenos demais para serem detectados nos telesca³pios atualmente dispona­veis. E enquanto os cientistas levantaram a hipa³tese de que os planetas deveriam abrigar atmosferas ricas em hidrogaªnio, nenhum telesca³pio operacional tem a resolução de identifica¡-las.

Mas se os observata³rios da próxima geração escolherem mundos terrestres dominados por hidrogaªnio, os resultados de Seager mostram que háuma chance de a vida prosperar la¡ dentro.

Quanto a  aparaªncia de um planeta rochoso e rico em hidrogaªnio, ela faz uma comparação com o pico mais alto da Terra, o Monte. Everest. Os caminhantes que tentam caminhar atéo cume ficam sem ar, devido ao fato de que a densidade de todas as atmosferas diminui exponencialmente com a altura e com base na distância de queda da nossa atmosfera dominada por nitrogaªnio e oxigaªnio. Se uma alpinista estivesse escalando o Everest em uma atmosfera dominada por hidrogaªnio - um gás 14 vezes mais leve que o nitrogaªnio -, ela seria capaz de subir 14 vezes mais antes de ficar sem ar.

"a‰ meio difa­cil de entender, mas esse gás leve apenas torna a atmosfera mais expansiva", explica Seager. "E para os telesca³pios, quanto maior a atmosfera écomparada com o pano de fundo da estrela de um planeta, mais fa¡cil édetectar".

Se os cientistas tiverem a chance de experimentar um planeta tão rico em hidrogaªnio, Seager imagina que eles possam descobrir umasuperfÍcie diferente, mas não irreconheca­vel da nossa.

"Estamos imaginando que, se vocêse aprofundar nasuperfÍcie, provavelmente teria minerais ricos em hidrogaªnio, em vez do que chamamos de oxidados, e também oceanos, pois pensamos que toda a vida precisa de algum tipo de la­quido, e vocêprovavelmente ainda podera¡ ver um canãu azul ", diz Seager. "Nãopensamos em todo o ecossistema. Mas não precisa necessariamente ser um mundo diferente".