Cultivo de cianobactérias usando a luz das estrelas

A busca de vida fora da Terra é um dos ramos da astronomia moderna que mais despertam o interesse dos cientistas e de pessoas em geral. A inquietante pergunta “estamos sós no Universo?” tem percorrido o imaginário por séculos, e ganhou novos contornos em 2016, quando se descobriu que ao redor da estrela mais próxima da Terra, uma pequena anã vermelha distante 4,25 anos-luz, girava um planeta com condições de abrigar água no estado líquido. A excitação da descoberta não apaga o fato de que estrelas anãs vermelhas têm uma luminosidade mais fraca e avermelhada do que a luz que sustenta a vida na Terra. E a dúvida persistente na mente dos astrobiólogos tem sido: estrelas bem menos quentes que o nosso Sol poderiam hospedar vida?

As anãs vermelhas são alvos promissores para a busca de exoplanetas, uma vez que são pequenas e pouco luminosas, de forma que planetas que eventualmente passem na frente da estrela são mais facilmente detectados. Isso porque uma das maneiras de inferir a presença de um planeta se dá por meio de um fenômeno parecido com o eclipse, mas que é chamado de “trânsito”: quando um planeta passa na frente de uma estrela, instrumentos na Terra detectam uma queda na luminosidade estelar.

Ilustração do trânsito do exoplaneta WASP-107b, orbitando uma estrela distante 200 anos-luz. Crédito: ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser

Esse é um dos métodos mais eficientes de descoberta de exoplanetas: o catálogo de exoplanetas da NASA contém mais de 4.300 objetos, dos quais, 3.294 foram descobertos por meio dos trânsitos (https://exoplanets.nasa.gov/).

Como as anãs vermelhas têm pouca massa, os planetas têm órbitas mais próximas e portanto, são mais rápidos, produzindo trânsitos periódicos facilmente monitorados. Como era de se esperar, um grande número de exoplanetas foi encontrado ao redor de anãs vermelhas, vários deles na chamada zona de habitabilidade (região na qual se acredita que a água possa existir no estado líquido; ou seja, o exoplaneta está nem muito longe da estrela central, a ponto da água estar congelada, nem muito perto, para que a luminosidade estelar evapore a água). Porém a dúvida permanece: funções biológicas básicas como a fotossíntese podem ocorrer em condições mais frias, com baixa luminosidade avermelhada?

As primeiras respostas para essa pergunta começaram a surgir, graças ao trabalho de uma equipe do Observatório Astronômico de Padova, na Itália, que culminou com a publicação dos resultados na Revista Life, em 12 de janeiro deste ano. Nos últimos anos foram descobertas cianobactérias extremófilas com clorofila, que conseguem sobreviver em ambientes de pouquíssima luz, onde outras bactérias morreriam. O grupo italiano decidiu então pesquisar a possibilidade dessas cianobactérias sobreviverem sob a luz de uma estrela anã vermelha. Para isso, a equipe simulou um ambiente com luz similar à produzida por estrelas anãs vermelhas e verificou o seu efeito em vários tipos de bactérias.

Essas bactérias incluíam a Chlorogloeopsis Thermalis, uma cianobactéria extremófila, que aparece em fontes termais, e é capaz de fotossintetizar na presença da luz vermelha próxima ao infravermelho. O resultado foi promissor: a bactéria se desenvolveu sob a luz simulada de uma anã vermelha!

Crédito: Ezume Images/Shutterstock

O experimento demonstrou que estrelas anãs vermelhas produzem luz que alguns seres vivos podem capturar para realizar a fotossíntese. Isso implica num ambiente onde a vida pode ser sustentável?

Infelizmente as estrelas anãs vermelhas são propensas a emitir rápidas e violentas explosões com intensa emissão de ultravioleta, o que poderia inviabilizar a presença de substâncias voláteis, como a água. No entanto, se a fotossíntese for possível nesses exoplanetas, eles podem exibir sinais reveladores para nós observadores distantes, como por exemplo, uma atmosfera rica em oxigênio (sabe-se que o oxigênio da Terra está associado à fotossíntese, principalmente das algas marinhas).

Alguns geólogos planetários consideram que uma atmosfera rica em oxigênio poderia também ser criada pela luz solar transformando a água em hidrogênio e oxigênio. Neste caso, um registro mais convincente seria uma queda repentina de luz infravermelha causada pela absorção fotossintética na superfície do planeta. O Telescópio Espacial James Webb (https://www.jwst.nasa.gov/), substituto do Hubble, está programado para ser lançado no fim de 2021 e deve ser capaz de estudar, dentre outras coisas, esse aspecto da natureza dos exoplanetas. Aguardamos ansiosos!


Espelho primário do Telescópio Espacial James Webb. Crédito: NASA.