A fotossíntese transformou a Terra de maneiras poderosas. Quando organismos fotossintéticos surgiram, isso levou ao Grande Evento de Oxigenação, permitindo a evolução da vida multicelular e resultando na formação da camada de ozônio. Isso possibilitou que a vida se aventurasse na terra, protegida da intensa radiação ultravioleta do Sol.
No entanto, os organismos fotossintéticos da Terra evoluíram sob a iluminação específica do Sol. Surge então a questão: como as plantas se comportariam sob a luz de outras estrelas?
Nosso Sol é uma estrela do tipo G, às vezes chamada de anã amarela. Embora pareça uma estrela normal para nós, as anãs amarelas não são tão comuns. Apenas cerca de 7% a 8% das estrelas na Via Láctea são do tipo G. Para entender a habitabilidade em exoplanetas, precisamos compreender os tipos de estrelas mais abundantes.
Alguns cientistas propõem que as estrelas do tipo K-dwarf são as mais adequadas para hospedar exoplanetas habitáveis. Elas possuem entre 50% e 80% da massa das estrelas do tipo G, são mais abundantes e têm luminosidades estáveis por bilhões de anos a mais do que estrelas semelhantes ao Sol. Enquanto o Sol será estável na sequência principal por cerca de 10 bilhões de anos, as estrelas do tipo K podem ser estáveis por até 70 bilhões de anos. Apesar disso, muitas pesquisas sobre habitabilidade de exoplanetas focam em anãs M, ou anãs vermelhas, que podem ser muito mais inóspitas para a vida devido a erupções e bloqueio de maré.
Em um novo estudo, um trio de pesquisadores simulou a saída de luz de uma estrela K-dwarf e cultivou dois organismos fotossintéticos nessas condições para observar suas respostas. O artigo de pesquisa intitulado “Observation of significant photosynthesis in garden cress and cyanobacteria under simulated illumination from a K dwarf star” foi publicado no International Journal of Astrobiology, com a autoria principal de Iva Vilović, uma estudante de doutorado no Grupo de Pesquisa em Astrobiologia da Universidade Técnica de Berlim.
O agrião, cujo nome científico é Lepidium sativum, é uma verdura comum usada em saladas, sopas e sanduíches. É uma planta adaptável que cresce rapidamente. A cianobactéria Chroococcidiopsis é um extremófilo conhecido por permanecer dormente por 13 milhões de anos e ainda assim permanecer viável. Ela pode resistir à radiação, dessecação e temperaturas extremas, sendo de interesse na astrobiologia.
Os pesquisadores expuseram mudas de agrião a três regimes de luz diferentes: luz solar, luz de estrela K-dwarf e ausência de luz. Visualmente, as amostras solar e K-dwarf eram semelhantes, embora na maioria das vezes, as sementes germinassem um ou dois dias antes sob luz solar. A amostra K-dwarf também apresentou uma área foliar marginalmente maior.
Após sete dias, uma vista lateral das amostras mostrou que a altura e o alongamento do caule eram diferentes. Sob a iluminação K-dwarf, o agrião cresceu mais alto. Os pesquisadores também mediram o conteúdo de água e a massa seca. Sob condições K-dwarf, o agrião tinha um conteúdo de água ligeiramente maior, enquanto o conteúdo seco era menor em comparação com as condições solares.
Os pesquisadores também testaram a eficiência fotossintética e não encontraram diferença significativa entre as amostras solar e K-dwarf. A cianobactéria extremófila Chroococcidiopsis sp. CCMEE 029 está no outro extremo do espectro em relação ao agrião de crescimento rápido. É um sobrevivente que pode suportar longos períodos de dormência e condições de crescimento extremas. Os pesquisadores também a cultivaram sob condições solares, K-dwarf e escuras.
Eles mediram a densidade integrada média (IntD) da cianobactéria, que é um indicador de crescimento da cultura. Descobriram que a amostra K-dwarf exibiu valores mais altos do que a amostra solar, mas as diferenças não foram consideradas significativas. Previsivelmente, “Cianobactérias sob condições constantes de escuridão não exibiram IntD significativamente mensurável”, escrevem os autores em seu artigo.
Os autores apontam que seu estudo não replicou completamente as condições naturais. A intensidade da luz solar varia ao longo do dia, mas eles não incluíram isso em seu estudo. “A intensidade da luz solar na Terra varia ao longo do dia, com intensidades máximas ocorrendo durante as horas centrais. Essa variação é crucial para que as plantas se adaptem e respondam às mudanças nas condições de luz, incluindo a ativação do amortecimento não-fotossintético (NPQ) para mitigar os efeitos do excesso de luz”, escrevem. O NPQ ajuda as plantas a lidar com períodos de excesso de luz, dissipando-a como calor.
Em um novo estudo, um trio de pesquisadores simulou a saída de luz de uma estrela K-dwarf e cultivou dois organismos fotossintéticos nessas condições para observar suas respostas. O artigo de pesquisa intitulado “Observation of significant photosynthesis in garden cress and cyanobacteria under simulated illumination from a K dwarf star” foi publicado no International Journal of Astrobiology, com a autoria principal de Iva Vilović, uma estudante de doutorado no Grupo de Pesquisa em Astrobiologia da Universidade Técnica de Berlim.
O agrião, cujo nome científico é Lepidium sativum, é uma verdura comum usada em saladas, sopas e sanduíches. É uma planta adaptável que cresce rapidamente. A cianobactéria Chroococcidiopsis é um extremófilo conhecido por permanecer dormente por 13 milhões de anos e ainda assim permanecer viável. Ela pode resistir à radiação, dessecação e temperaturas extremas, sendo de interesse na astrobiologia.
Os pesquisadores expuseram mudas de agrião a três regimes de luz diferentes: luz solar, luz de estrela K-dwarf e ausência de luz. Visualmente, as amostras solar e K-dwarf eram semelhantes, embora na maioria das vezes, as sementes germinassem um ou dois dias antes sob luz solar. A amostra K-dwarf também apresentou uma área foliar marginalmente maior.
Após sete dias, uma vista lateral das amostras mostrou que a altura e o alongamento do caule eram diferentes. Sob a iluminação K-dwarf, o agrião cresceu mais alto. Os pesquisadores também mediram o conteúdo de água e a massa seca. Sob condições K-dwarf, o agrião tinha um conteúdo de água ligeiramente maior, enquanto o conteúdo seco era menor em comparação com as condições solares.
Os pesquisadores também testaram a eficiência fotossintética e não encontraram diferença significativa entre as amostras solar e K-dwarf. A cianobactéria extremófila Chroococcidiopsis sp. CCMEE 029 está no outro extremo do espectro em relação ao agrião de crescimento rápido. É um sobrevivente que pode suportar longos períodos de dormência e condições de crescimento extremas. Os pesquisadores também a cultivaram sob condições solares, K-dwarf e escuras.
Eles mediram a densidade integrada média (IntD) da cianobactéria, que é um indicador de crescimento da cultura. Descobriram que a amostra K-dwarf exibiu valores mais altos do que a amostra solar, mas as diferenças não foram consideradas significativas. Previsivelmente, “Cianobactérias sob condições constantes de escuridão não exibiram IntD significativamente mensurável”, escrevem os autores em seu artigo.
Os autores apontam que seu estudo não replicou completamente as condições naturais. A intensidade da luz solar varia ao longo do dia, mas eles não incluíram isso em seu estudo. “A intensidade da luz solar na Terra varia ao longo do dia, com intensidades máximas ocorrendo durante as horas centrais. Essa variação é crucial para que as plantas se adaptem e respondam às mudanças nas condições de luz, incluindo a ativação do amortecimento não-fotossintético (NPQ) para mitigar os efeitos do excesso de luz”, escrevem. O NPQ ajuda as plantas a lidar com períodos de excesso de luz, dissipando-a como calor.
Compreender os efeitos da radiação de estrelas K-dwarf na fotossíntese e no crescimento é de extrema importância não apenas para a avaliação de sua viabilidade para organismos fototróficos, mas também para a interpretação de bioassinaturas atmosféricas fora do Sistema Solar. Outros estudos nesta área têm se concentrado em anãs M, e este trio de pesquisadores afirma que, até onde sabem, este é o primeiro a examinar a fotossíntese e as estrelas K-dwarf.
“Esses resultados podem nos aproximar de abordar quais ambientes estelares poderiam ser os candidatos ideais na busca por mundos habitáveis”, escrevem os autores. “Essas descobertas não apenas destacam os mecanismos de adaptação dos organismos fotossintéticos a ambientes de radiação modificados, mas também implicam na habitabilidade principal de exoplanetas orbitando estrelas K-dwarf.”
O estudo conduzido por Iva Vilović e seus colegas oferece insights valiosos sobre como a fotossíntese pode ocorrer sob a iluminação de estrelas K-dwarf. Os resultados sugerem que tanto plantas comuns como organismos extremófilos podem se adaptar e crescer sob essas condições, ampliando as possibilidades de habitabilidade em exoplanetas orbitando essas estrelas.
Essas descobertas são particularmente relevantes para a astrobiologia, pois ajudam a identificar quais tipos de estrelas podem ser os melhores alvos na busca por vida fora do Sistema Solar. Além disso, a pesquisa destaca a importância de considerar a variabilidade da intensidade da luz e outros fatores ambientais ao avaliar a habitabilidade de exoplanetas.
Este estudo não apenas contribui para a compreensão científica da fotossíntese sob diferentes condições estelares, mas também tem implicações mais amplas para a exploração espacial e a busca por vida extraterrestre. À medida que continuamos a explorar o universo em busca de planetas habitáveis, pesquisas como esta serão fundamentais para orientar futuras missões e expandir nosso conhecimento sobre os limites da vida.
Em última análise, a exploração de exoplanetas orbitando estrelas K-dwarf pode nos aproximar de responder uma das perguntas mais profundas da humanidade: estamos sozinhos no universo?
Fonte:
https://www.universetoday.com/168627/plants-would-still-grow-well-under-alien-skies/
