Vida em outro planeta: estudo indica barreira para organismos complexos ao redor de estrelas anãs M

Vida em outro planeta com formas multicelulares pode ser mais rara do que se imaginava, de acordo com uma pesquisa conduzida na Universidade Estadual de San Diego que avaliou a capacidade de mundos que orbitam estrelas anãs M acumularem oxigênio atmosférico suficiente para sustentar organismos complexos.

Contexto inicial sobre a busca por vida em outro planeta

A procura por vida em outro planeta costuma focar planetas de tamanho semelhante ao da Terra localizados na chamada zona habitável — a faixa orbital onde a água líquida pode existir na superfície. Entre os alvos preferenciais estão os corpos que circundam pequenas estrelas vermelhas, classificadas como anãs M. Esses astros dominam a Via Láctea em número e, por apresentarem luminosidade reduzida, permitem que planetas rochosos permaneçam relativamente próximos sem sofrer superaquecimento. Até agora, esse cenário parecia promissor para hospedar alguma forma de biologia sofisticada.

O novo estudo revisita essa hipótese. Os autores centraram a análise na energia luminosa que tais estrelas fornecem e na capacidade de essa radiação alimentar a fotossíntese — processo essencial para transformar luz em energia química, liberando oxigênio como subproduto. A conclusão obtida aponta dificuldades significativas para reproduzir, em mundos de anãs M, o mesmo salto evolutivo que a Terra experimentou há bilhões de anos.

Metodologia que avaliou a fotossíntese em condições de anãs M

Para mensurar a viabilidade de fotossíntese eficiente, a equipe comparou o espectro de luz solar ao espectro típico de uma anã M utilizando modelos teóricos. O foco recaiu sobre a Radiação Fotossinteticamente Ativa (PAR), que engloba comprimentos de onda entre 400 e 700 nanômetros. Plantas, algas e cianobactérias terrestres dependem desse intervalo para converter fótons em energia bioquímica.

Já se sabia que as anãs M, como a estrela do sistema TRAPPIST-1, emitem maior parte de sua luminosidade no infravermelho, fora da banda de PAR. O passo adicional do estudo consistiu em quantificar o impacto dessa carência energética sobre o ritmo de produção de oxigênio. Os pesquisadores alimentaram o modelo com dados de diferentes bactérias fotossintéticas, variando desde organismos que utilizam luz visível tradicional até microrganismos capazes de aproveitar comprimentos de onda mais longos. Dessa forma, foi possível estimar quanto oxigênio atmosférico um planeta hipotético receberia ao longo do tempo.

Por que a luz fraca compromete a evolução da vida em outro planeta

Os cálculos indicam que, sob a iluminação típica de uma anã M, a taxa de fotossíntese seria drasticamente menor do que a observada na Terra. No pior cenário testado, um planeta comparável ao TRAPPIST-1e precisaria de cerca de 63 bilhões de anos para atingir concentrações de oxigênio equivalentes às que precederam a diversificação de animais terrestres. Para referência, o Universo possui aproximadamente 13,8 bilhões de anos, período muito inferior ao tempo estimado para o acúmulo de oxigênio nesse ambiente.

Mesmo sob suposições mais otimistas — como eventual adaptação de microrganismos à luz infravermelha ou estratégias metabólicas que permitissem fotossíntese em condições de menor energia — o intervalo para que ocorresse um evento evolutivo análogo à Explosão Cambriana seguiria acima de dez bilhões de anos. Na Terra, essa explosão de diversidade animal sucedeu a chamada Grande Oxidação, registrada há cerca de 2,3 bilhões de anos, quando o oxigênio atmosférico atingiu percentuais sustentáveis para organismos complexos.

Implicações do estudo para missões que buscam vida em outro planeta

Como as anãs M compõem a maioria das estrelas da galáxia, o resultado obtido sugere que a ocorrência de vida em outro planeta com estrutura multicelular é menos provável do que se estimava quando se consideram apenas números absolutos de sistemas habitáveis. A pesquisa fornece, assim, um critério adicional de seleção para futuros levantamentos astrobiológicos: priorizar estrelas capazes de emitir níveis mais altos de radiação dentro da faixa de PAR.

Instrumentos espaciais atuais, como telescópios que analisam composição atmosférica de exoplanetas pela técnica de trânsito, poderão aplicar esse filtro ao escolher alvos. Caso descubram sinais de oxigênio em mundos que orbitam anãs M, será necessário ponderar que o gás pode ter origem em processos não biológicos ou em biologias simples, mas o trabalho aponta baixa probabilidade de que tais sinais estejam relacionados a ecossistemas diversificados.

Sistema TRAPPIST-1e como estudo de caso e limitações

O sistema TRAPPIST-1, situado a cerca de 40 anos-luz da Terra, tem sido amplamente investigado devido à presença de vários planetas rochosos na zona habitável. O artigo utilizou TRAPPIST-1e como exemplo por dispor de parâmetros bem documentados, como massa, raio e fluxo estelar incidente. Ainda assim, os autores ressaltam que o estudo considera um mundo hipotético, não necessariamente idêntico a TRAPPIST-1e em todos os detalhes geofísicos.

Outro ponto levantado refere-se ao calendário cósmico. Mesmo que um planeta de anã M mantenha temperatura adequada por período muito extenso, a velocidade reduzida de fotossíntese retardaria qualquer salto rumo a níveis de oxigênio comparáveis aos terrestres. Assim, esses ambientes tenderiam a permanecer dominados por microbiologia anaeróbica, incapaz de produzir as quantidades de gás necessárias para sustentar animais complexos que dependem de respiração aeróbica.

Relevância da Grande Oxidação no estudo de vida em outro planeta

O raciocínio parte da história terrestre: a Grande Oxidação marcou a transição de uma atmosfera dominada por metano e dióxido de carbono para outra onde o oxigênio se tornou componente significativo. Esse aumento possibilitou a evolução de organismos pluricelulares que utilizam processos metabólicos de alta eficiência. Se o oxigênio gerado em planetas de anãs M permanece em níveis residuais, o passo evolutivo equivalente ficaria comprometido.

Além disso, a radiação ultravioleta emitida por estrelas maiores pode atuar como catalisador para reações químicas que transformam compostos atmosféricos, favorecendo também a formação de ozônio protetor. Em anãs M, esses mecanismos ocorrem em menor grau devido ao espectro menos energético, aumentando os desafios de habitabilidade de longo prazo.

Considerações finais e próximos focos de investigação

Os autores enfatizam que as conclusões tratam especificamente de organismos complexos. Microorganismos simples, capazes de prosperar em condições limitadas de luz ou até na escuridão, permanecem candidatos plausíveis em planetas de anãs M. Porém, a possibilidade de encontrar ecossistemas parecidos com o terrestre, onde animais multicelulares dependem de níveis elevados de oxigênio, surge como remota nos cenários modelados.

Com base nesses resultados, missões futuras podem redirecionar parte dos recursos de observação para sistemas cujas estrelas emitam radiação mais vigorosa na faixa de PAR, aumentando as chances de identificar atmosferas oxidantes comparáveis à da Terra. O artigo foi disponibilizado no servidor de pré-impressão arXiv para que a comunidade científica avalie as projeções apresentadas.