Zona habitável em UV limita tempo para formação de vida, indica estudo italiano

Pesquisadores encontraram sobreposições de zona habitável “comum” e em UV em estrelas com exoplanetas. Foram usados dados de diferentes observatórios.

Quando se fala em exoplanetas, é comum o termo “zona habitável”. Ele se refere à região em torno de uma estrela onde um planeta teria temperatura propícia à água líquida na superfície. À medida que as estrelas evoluem, sua radiação varia de acordo com sua massa, alterando os limites da zona habitável.

Em um estudo recente, uma equipe de astrónomos do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) considerou como a evolução das estrelas afeta suas emissões ultravioleta (UV). Como a luz UV parece importante para o surgimento da vida como a conhecemos, eles consideraram a evolução da Zona Habitável Ultravioleta (UHZ), a região em torno de uma estrela onde um planeta recebe radiação UV suficiente para desencadear a formação de precursores de RNA, mas não a ponto de destruir biomoléculas.

A equipe foi liderada por Riccardo Spinelli, pesquisador do INAF do Observatório Astronómico de Palermo . Ele foi acompanhado por astrônomos do Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN), da Universidade de Insubria e do Observatório Astronômico de Brera. O artigo da equipe foi publicado recentemente na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.

“Esta zona depende principalmente da luminosidade UV da estrela, que diminui com o tempo”, disse Spinelli ao Universe Today ele. “Como resultado, a zona habitável UV está mais distante da estrela durante os estágios iniciais da evolução da estrela e gradualmente se aproxima da estrela à medida que o tempo avança.”

UV e vida Astrônomos já sabem há algum tempo que as zonas habitáveis estão sujeitas à evolução devido a mudanças na luminosidade e na produção de calor da estrela, que aumentam ou diminuem ao longo do tempo, dependendo da massa da estrela. Abordar a interação entre estas duas zonas habitáveis ​​poderia lançar luz sobre quais exoplanetas têm maior probabilidade de terem vida como a conhecemos.

“Ainda não sabemos exatamente como a vida se originou na Terra, mas temos algumas pistas que sugerem que a radiação ultravioleta pode ter desempenhado um papel crucial. Estudos experimentais, como o realizado por Paul Rimmer e John Sutherland em 2018, fornecem informações significativas. Em seu experimento, Rimmer e Sutherland expuseram íons de cianeto de hidrogênio e sulfito de hidrogênio na água à luz ultravioleta e descobriram que essa exposição desencadeou eficientemente a formação de precursores de RNA.”, explicou Spinelli.

“Sem a luz UV, a mesma mistura resultou num composto inerte que não poderia formar os blocos de construção da vida. Além disso, o RNA demonstra resistência aos danos causados ​​pela radiação UV, indicando que provavelmente se formou em um ambiente rico em UV. Na verdade, a radiação UV foi uma das fontes mais abundantes de energia livre de produtos químicos na superfície da Terra primitiva, sugerindo que pode ter desempenhado um papel crucial no surgimento da vida.”

Observações Para os seus propósitos, Spinelli e os seus colegas procuraram determinar se (e durante quanto tempo) as dias zonas habitáveis se sobreporiam – facilitando assim o surgimento da vida. Para este fim, a equipe analisou dados do telescópio espacial Swift Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT), da NASA, para medir a atual luminosidade UV de estrelas com exoplanetas que residem no na zona habitável “clássica”. Então, consultaram dados do Galaxy Evolution Explorer (GALEX), outro telescópio espacial da NASA, que tem observado galáxias a até 10 mil milhões de anos-luz em UV.

Do GALEX, eles incorporaram como grupos móveis de estrelas jovens evoluem em termos de sua luminosidade próxima ao UV. “Para estimar a evolução no tempo da zona habitável ultravioleta, utilizamos os resultados obtidos por Richey-Yowell et al. 2023”, disse Spinelli. “Neste trabalho, os autores derivaram uma evolução média da luminosidade UV para cada tipo de estrela. Em nosso trabalho, reconstruímos a evolução do brilho UV de estrelas que hospedam planetas na zona habitável clássica, combinando a evolução média derivada por Richey-Yowell et al. 2023 e as medições realizadas com o Telescópio Swift.”

Os resultados foram especialmente significativos para estrelas do tipo M (anãs vermelhas), onde muitos planetas rochosos foram encontrados orbitando suas zonas habitáveis. Pesquisas anteriores, que incluem um artigo de 2023 de Spinelli e muitos dos mesmos colegas, sugeriram que as estrelas anãs M não estão atualmente recebendo radiação de UV próximo para suportar a química prebiótica necessária para o surgimento da vida.

No entanto, as conclusões do artigo recente contradizem as descobertas anteriores. “Afirmamos que, ao examinar a evolução da luminosidade de UV próximo em anãs M, a maioria destas estrelas frias são de fato capazes de emitir uma quantidade apropriada de fótons de UV próximo durante os primeiros 1-2 bilhões de anos das suas vidas para desencadear a formação de importantes blocos de construção da vida”, disse Spinelli.

“Nossos resultados sugerem que as condições para o início da vida (de acordo com a via prebiótica específica que consideramos) podem ser ou ter sido comuns na Galáxia. De fato, neste trabalho, demonstrámos que uma intersecção entre a zona habitável clássica e a zona habitável ultravioleta poderia existir (ou poderia ter existido) em torno de todas as estrelas da nossa amostra em diferentes fases da sua vida, com exceções das estrelas anãs M mais frias (temperatura inferior a 2.800 K, notadamente Trappist-1 e estrela de Teegarden).”

Isso pode ser um pouco decepcionante para quem estava animado com os sete planetas de TRAPPIST-1, mas é promissor para outras estrelas do tipo M que com planetas rochosos na zona habitável. Essa lista inclui Proxima b, o exoplaneta mais próximo do Sistema Solar, Ross 128 b, Luyten b, Gliese 667 Cc e Gliese 180 b – todos a até 40 anos-luz da Terra.

Estas descobertas podem ter implicações importantes para os estudos de exoplanetas e astrobiologia, que têm estado em transição da descoberta para a caracterização nos últimos anos. Esses campos se beneficiarão de telescópios espaciais observatórios terrestres de próxima geração que permitirão imageamento direto desses astros.