Um estudo da NASA amplia a busca por vida além do nosso sistema solar ao indicar que 17 exoplanetas (mundos fora do nosso sistema solar) podem ter oceanos de água líquida, um ingrediente essencial para a vida, sob cascas de gelo. Água desses oceanos poderia ocasionalmente irromper pela crosta de gelo em forma de géiseres. A equipe científica calculou a quantidade de atividade gêiser nessas exoplanetas, a primeira vez que essas estimativas foram feitas. Eles identificaram dois exoplanetas suficientemente próximos onde sinais dessas erupções poderiam ser observados com telescópios.
A busca por vida em outros lugares do Universo normalmente se concentra em exoplanetas que estão na “zona habitável” de uma estrela, uma distância onde as temperaturas permitem a existência de água líquida em suas superfícies. No entanto, é possível que um exoplaneta que esteja muito distante e frio ainda tenha um oceano sob uma crosta de gelo se tiver aquecimento interno suficiente. É o caso em nosso sistema solar, onde Europa, uma lua de Júpiter, e Encélado, uma lua de Saturno, têm oceanos subsuperficiais porque são aquecidos pelas marés resultantes da atração gravitacional do planeta hospedeiro e das luas vizinhas.
Esses oceanos subsuperficiais poderiam abrigar vida se tiverem outras necessidades, como uma fonte de energia, além de elementos e compostos usados em moléculas biológicas. Na Terra, ecossistemas inteiros prosperam na escuridão completa no fundo dos oceanos próximos a fontes hidrotermais, que fornecem energia e nutrientes.
“Nossas análises preveem que esses 17 mundos podem ter superfícies cobertas de gelo, mas recebem aquecimento interno suficiente da decomposição de elementos radioativos e forças de maré de suas estrelas hospedeiras para manter oceanos internos”, disse a Dra. Lynnae Quick do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. “Graças à quantidade de aquecimento interno que experimentam, todos os planetas em nosso estudo também podem apresentar erupções criovulcânicas na forma de plumas semelhantes a gêiseres.” Quick é autora principal de um artigo sobre a pesquisa publicado em 4 de outubro no Astrophysical Journal.
A equipe considerou condições em 17 exoplanetas confirmados que são aproximadamente do tamanho da Terra, mas menos densos, sugerindo que podem ter quantidades substanciais de gelo e água em vez de rochas mais densas. Embora as composições exatas dos planetas permaneçam desconhecidas, estimativas iniciais de suas temperaturas superficiais a partir de estudos anteriores indicam que são muito mais frios do que a Terra, sugerindo que suas superfícies podem estar cobertas de gelo.
O estudo melhorou as estimativas da temperatura superficial de cada exoplaneta recalculando usando o brilho superficial conhecido e outras propriedades de Europa e Encélado como modelos. A equipe também estimou o aquecimento interno total nesses exoplanetas usando a órbita de cada exoplaneta para obter o calor gerado pelas marés e adicionando-o ao calor esperado da atividade radioativa. As estimativas de temperatura superficial e aquecimento total forneceram a espessura da camada de gelo para cada exoplaneta, já que os oceanos esfriam e congelam na superfície enquanto são aquecidos pelo interior. Por fim, compararam esses números com os de Europa e usaram níveis estimados de atividade gêiser em Europa como linha de base conservadora para estimar a atividade gêiser nos exoplanetas.
Eles preveem que as temperaturas superficiais são mais frias do que as estimativas anteriores em até 60 graus Fahrenheit (cerca de 33 graus Celsius). A espessura estimada da camada de gelo variou de cerca de 190 pés (58 metros) para Proxima Centauri b e uma milha (1,6 quilômetros) para LHS 1140 b a 24 milhas (38,6 quilômetros) para MOA 2007 BLG 192Lb, em comparação com a média estimada de 18 milhas (quase 29 quilômetros) de Europa. A atividade estimada do gêiser variou de apenas 17,6 libras por segundo (cerca de 8 quilogramas por segundo) para Kepler 441b a 639.640 libras por segundo (290.000 quilogramas por segundo) para LHS 1140 b e 13,2 milhões de libras por segundo (seis milhões de quilogramas por segundo) para Proxima Centauri b, em comparação com Europa em 4.400 libras por segundo (2.000 quilogramas por segundo).
“Como nossos modelos preveem que oceanos podem ser encontrados relativamente perto das superfícies de Proxima Centauri b e LHS 1140 b, e sua taxa de atividade de gêiser pode exceder a de Europa por centenas a milhares de vezes, os telescópios têm mais chances de detectar atividade geológica nesses planetas”, disse Quick, que apresentou esta pesquisa em 12 de dezembro na reunião da American Geophysical Union em San Francisco, Califórnia.
Essa atividade poderia ser vista quando o exoplaneta passa na frente de sua estrela. Certas cores da luz estelar poderiam ser diminuídas ou bloqueadas pelo vapor de água dos géiseres. “Detecções esporádicas de vapor de água, nas quais a quantidade de vapor de água detectada varia com o tempo, sugeririam a presença de erupções criovulcânicas”, disse Quick. A água poderia conter outros elementos e compostos que poderiam revelar se ela pode sustentar vida. Como elementos e compostos absorvem luz em cores específicas “características”, a análise da luz estelar permitiria aos cientistas determinar a composição do gêiser e avaliar o potencial de habitabilidade do exoplaneta.
Para planetas como Proxima Centauri b, que não cruzam suas estrelas do nosso ponto de vista, a atividade do gêiser poderia ser detectada por telescópios poderosos que são capazes de medir a luz que o exoplaneta reflete enquanto orbita sua estrela. Géiseres expulsariam partículas geladas na superfície do exoplaneta, o que faria o exoplaneta parecer muito brilhante e refletivo.
A pesquisa foi financiada pelo Programa Mundos Habitáveis da NASA, pelo Programa de Astrobiologia da Universidade de Washington e pelo Laboratório Planetário Virtual, membro do grupo de coordenação do Nexus da NASA para Sistemas Exoplanetários.
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