Deteção de fosfina na anã castanha Wolf 1130C, a 54 anos-luz, aprofunda mistério na Via Láctea

Uma deteção de fosfina na atmosfera de uma anã castanha a 54 anos-luz da Terra está a aprofundar o enigma da química do fósforo em toda a Via Láctea.

Trata-se de um objeto muito antigo, com mais de 10 mil milhões de anos: a equipa liderada pelo astrofísico Adam Burgasser, da Universidade da Califórnia, San Diego, identificou fosfina numa abundância de cerca de 100 partes por bilhão em Wolf 1130C.

Fosfina (PH₃) na anã castanha Wolf 1130C

Até agora, esta é a primeira - e, por enquanto, a única - deteção inequívoca de fosfina (PH₃) numa anã castanha. A quantidade encontrada é compatível com o que os modelos preveem, mas aí surge o problema: a ausência de PH₃ em outras anãs castanhas.

Esse contraste indica que pode haver lacunas no que entendemos sobre a química do fósforo, o que coloca em xeque o estatuto de PH₃ como potencial bioassinatura. O resultado reforça que o papel da PH₃ como possível sinal de vida precisa ser encarado com cautela, já que a molécula pode surgir em diferentes ambientes não biológicos.

"Ironicamente, Wolf 1130C não é o problema – são todas as outras anãs castanhas e exoplanetas gigantes! PH₃ é a forma molecular esperada do fósforo nas atmosferas ricas em hidrogénio e de baixa temperatura de planetas gigantes e anãs castanhas com base no nosso entendimento atual da química dinâmica nessas atmosferas", disse Burgasser ao ScienceAlert.

"Mas, apesar de muitos esforços com telescópios terrestres e o JWST, esta é a primeira vez que detetámos esta molécula numa anã castanha ou num planeta gigante fora do Sistema Solar na abundância prevista. Assim, quaisquer processos químicos que formem ou inibam a formação desta molécula não são universais; Wolf 1130C mostra-nos que a química da PH₃ varia de fonte para fonte, o que não é o que esperamos a partir do nosso entendimento atual da química atmosférica."

Por que a PH₃ se tornou uma possível bioassinatura

A PH₃ ganhou destaque em 2020, quando cientistas anunciaram a sua deteção na atmosfera de Vénus. Na Terra, a PH₃ é produzida sobretudo por microrganismos.

Por isso, astrobiólogos tratam a PH₃ como uma potencial bioassinatura - um sinal que pode indicar a presença de vida. Ainda assim, existem cenários extraterrestres não biológicos em que a PH₃ também aparece. Um exemplo é a sua presença em quantidades significativas nas atmosferas de Júpiter e Saturno. Nesses planetas, ela forma-se no interior quente e sob alta pressão e é transportada para cima pela convecção.

É com base nesses dois gigantes gasosos que os cientistas construíram modelos de química atmosférica aplicados a outros gigantes gasosos e a anãs castanhas. Em geral, esses modelos funcionam bem para moléculas como amónia, dióxido de carbono e metano.

"Mas parece haver uma inconsistência estranha na química do fósforo, no sentido de que o nosso modelo funciona para Júpiter, Saturno e, agora, Wolf 1130C, mas não para outras anãs castanhas e exoplanetas estudados até à data", explicou Burgasser. "É definitivamente um quebra-cabeça!"

Observações com o JWST e o que os dados revelaram

As anãs castanhas ocupam a zona intermediária entre planetas gigantes gasosos e estrelas pequenas. Por isso, funcionam como laboratórios importantes para estudar ambos os tipos de objetos.

Para investigar Wolf 1130C, os pesquisadores recorreram ao JWST e fizeram observações espectrais na luz infravermelha, procurando as “sombras” características que a PH₃ imprime ao absorver luz em comprimentos de onda específicos. A assinatura apareceu rapidamente.

"Foi uma surpresa ver como a característica era óbvia quando obtivemos os dados pela primeira vez", afirmou Burgasser. "Os estudos até agora tiveram de fazer análises desafiadoras para procurar traços mínimos desta molécula, mas, em Wolf 1130C, ela era visualmente aparente até mesmo nos nossos dados de menor resolução."

A abundância de PH₃ na atmosfera de Wolf 1130C é semelhante às abundâncias observadas em Júpiter e Saturno, encaixando-se de forma limpa nos modelos atmosféricos. É a primeira vez que astrónomos analisam a atmosfera de uma anã castanha e encontram a quantidade de PH₃ que esperavam ver - o que, em vez de encerrar o tema, abre grandes questões.

"Temos algumas pistas possíveis para explicar por que Wolf 1130C se destaca nesse aspeto. Ela tem uma menor abundância de todos os elementos além do hidrogénio e do hélio, e pode ser que a mudança nas abundâncias elementares altere os modos habituais da química do fósforo", detalhou Burgasser.

"Além disso, Wolf 1130C faz parte de um sistema triplo que inclui uma anã branca massiva, que por si só pode ser uma fonte de fósforo, elevando a abundância deste elemento entre os seus companheiros."

Para chegar ao fundo deste mistério, será necessário aprofundar os estudos. Os pesquisadores tentam desenvolver um modelo atmosférico que explique por que apenas uma, entre todas as anãs castanhas amostradas até hoje, apresenta a abundância esperada de PH₃. Os cientistas também precisam restringir melhor as condições em que a PH₃ consegue existir.

Há ainda, como observou Burgasser, a questão central de localizar onde está a “anomalia”: Wolf 1130C é que foge à regra, ou são todas as outras anãs castanhas que fogem?

"Ao abordar este mistério a partir de múltiplas perspetivas, teremos uma compreensão melhor de como este elemento importante emergiu na nossa galáxia e se ele pode ser usado de forma eficaz para procurar vida noutros mundos", disse ele.

Até que este quebra-cabeça seja resolvido, os pesquisadores alertam que os cientistas devem evitar usar essa molécula incomum como sinal de vida em mundos alienígenas.

A pesquisa foi publicada na Science.