Até onde sabemos, a vida extraterrestre precisa de planetas rochosos para se viver. Os primeiros planetas desse tipo poderiam estar cheios de carbono, com as primeiras formas de vida aparecendo em mundos com camadas de diamante sob suas crostas e rochas de superfície preta como carvão.
Um estudo recente de Natalie Mashian e Avi Loeb, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, analisou a formação de planetas em torno de estrelas pobres em metais (CEMPs) reforçadas com carbono. Esses tipos de estrelas provavelmente se formaram no início do universo, logo após a primeira geração de estrelas massivas ter queimado seu combustível nuclear e explodido como supernovas. Se existem planetas em torno de tais estrelas, isso significa que a vida poderia ter aparecido no universo dentro de algumas centenas de milhões de anos do Big Bang, 13, 8 bilhões de anos atrás. Estudos anteriores sugeriram que poderia ter demorado mais tempo; O mais antigo sistema de exoplaneta já descoberto, o Kepler 444, envolve uma estrela com cerca de 11, 2 bilhões de anos.
Elementos como o ferro e o silício são geralmente considerados essenciais para a confecção de planetas, porque formam grãos de poeira em torno dos quais corpos maiores podem se formar via acreção gravitacional. Mesmo gigantes gasosos ricos em hidrogênio como Júpiter começaram a partir de uma tal "semente". No entanto, CEMPs não tem tantos elementos pesados como o ferro como o nosso Sol, apenas um centésimo milésimo, o que é algo que diz que o Sol é apenas 0, 003% de ferro. Portanto, se os CEMPs formam principalmente de nuvens de gás e poeira de carbono, oxigênio e nitrogênio, uma questão é se planetas como a Terra, com superfícies sólidas, poderiam se formar.
Mashian e Loeb sugerem que os planetas podem, de fato, se acumular nessa nebulosa e, portanto, em torno dos CEMPs. Os astrônomos podem encontrá-los com alguns dos mais recentes telescópios espaciais e futuros instrumentos, como o Telescópio Espacial James Webb, quando entram em operação. "Os métodos são os mesmos [para as missões anteriores de exoplanetas]", disse Loeb ao Smithsonian.com. "Você procuraria por planetas em trânsito em suas estrelas."
Em seu estudo, Mashian e Loeb modelam as distâncias dos CEMPs que os planetas formariam, e quão grandes eles seriam. Tais planetas teriam pouco ferro e silício, os elementos que compõem uma grande porção da Terra. Em vez disso, eles seriam mais ricos em carbono. Eles descobriram que o tamanho máximo tenderia a ser cerca de 4, 3 vezes o raio da Terra. Um planeta de carbono também permitiria que várias moléculas de hidrocarbonetos se formassem na superfície, desde que a temperatura não seja muito alta. E qualquer planeta com uma massa de menos de 10 vezes a da Terra mostraria muito monóxido de carbono e metano em sua atmosfera, diz o estudo.
Em uma nebulosa rica em elementos mais leves, ele acrescentou que também é provável que haja água, outro componente-chave de uma biosfera. "Mesmo com baixos níveis de oxigênio, o hidrogênio tende a se combinar com ele e a produzir água", disse ele. Então, um planeta de carbono pode ter água presente. Loeb disse em uma declaração que desde que a própria vida é baseada em carbono, isso é um bom augúrio para o surgimento de coisas vivas.
CEMPs são tão pobres em elementos mais pesados porque eles foram construídos a partir dos restos das primeiras estrelas para aparecer no universo - gigantes com centenas de vezes a massa do sol. O núcleo de uma estrela maciça é como uma cebola. Os elementos mais pesados criados pela fusão nuclear estão voltados para o centro - o ferro, o magnésio e o silício estão nas camadas mais internas, enquanto o carbono, o oxigênio e um pouco de hélio e hidrogênio remanescentes estão nas camadas externas. Loeb disse que grande parte do material nas camadas internas - esses elementos mais pesados - retornará ao buraco negro que se forma depois que a estrela se torna uma supernova. Enquanto isso, os elementos mais leves serão ejetados no espaço para formar novas estrelas. Essas estrelas, formadas pelos gases que sobraram do primeiro, seriam pobres em metais como o ferro, mas ricos em carbono - os CEMPs.
É só mais tarde, quando estrelas menos massivas envelhecem e explodem como supernovas, que os metais mais pesados podem sair. Uma estrela abaixo de 25 massas solares entrará em colapso em uma estrela de nêutrons ou terminará como uma anã branca. Ao contrário dos buracos negros, estrelas de nêutrons e anãs brancas não têm velocidade de escape mais rápida que a luz, então é muito mais provável que a explosão de supernova espalhe o ferro do núcleo da estrela. É por isso que estrelas como o sol têm tanto ferro quanto elas e por que a Terra tem elementos ainda mais pesados.
Se esses planetas têm vida ou não, ainda é uma questão em aberto. O estudo em si está mais preocupado em fazer com que os planetas se formem em primeiro lugar, o que é um passo essencial para a vida. "Meu aluno de pós-graduação [Mashian] é conservador", brincou Loeb. Para ver sinais de vida, é preciso ver as atmosferas dos planetas em questão. O alvo seria a assinatura do oxigênio, que ausente de alguma forma para reabastecê-lo, desaparecerá da atmosfera de um planeta ao reagir com as rochas da superfície. Na Terra, o oxigênio é produzido pelas plantas, que absorvem dióxido de carbono. Aliens olhando para a atmosfera do nosso próprio planeta notariam que algo estava acontecendo.
Ver essas atmosferas - assumindo que os planetas são encontrados - provavelmente exigirá telescópios mais poderosos do que os disponíveis atualmente. "[O Telescópio Espacial James Webb] pode marginalmente fazê-lo para as estrelas mais próximas", disse ele. "Mas os CEMPs estão dez vezes mais distantes".
