Por Ned Oliveira
Impressão artística de como um exoplaneta parecido com a Terra pode parecer. Crédito: ESO.
Nas últimas décadas, milhares de planetas extra-solares foram descobertos dentro da nossa galáxia. Em 28 de julho de 2018 , um total de 3.374 planetas extra-solares foram confirmados em 2.814 sistemas planetários. Enquanto a maioria desses planetas tem sido gigantes gasosos, um número crescente tem sido terrestre (isto é, rochoso) na natureza e foi encontrado em órbita dentro das respectivas zonas habitáveis de suas estrelas (HZ).
No entanto, como mostra o caso do Sistema Solar, os HZs não significam necessariamente que um planeta possa suportar a vida.
Embora Marte e Vênus estejam no limite interno e externo do HZ do Sol (respectivamente), nenhum deles é capaz de sustentar a vida em sua superfície. E com mais planetas potencialmente habitáveis sendo descobertos o tempo todo, um novo estudo sugere que talvez seja hora de refinar nossa definição de zonas habitáveis.
O estudo, intitulado ” Uma zona habitável mais abrangente para encontrar vida em outros planetas “, apareceu recentemente online. O estudo foi conduzido pelo Dr. Ramses M. Ramirez, um cientista pesquisador do Instituto de Ciências da Vida da Terra no Instituto de Tecnologia de Tóquio . Durante anos, o Dr. Ramirez esteve envolvido no estudo de mundos potencialmente habitáveis e construiu modelos climáticos para avaliar os processos que tornam os planetas habitáveis.
Um diagrama que descreve os limites da Zona Habitável (HZ) e como os limites são afetados pelo tipo de estrela. Crédito: Wikipedia Commons / Chester Harman
Como o Dr. Ramirez indicou em seu estudo, a definição mais genérica de uma zona habitável é a região circular em torno de uma estrela onde as temperaturas da superfície em um corpo em órbita seriam suficientes para manter a água em um estado líquido. No entanto, isso, por si só, não significa que um planeta seja habitável, e considerações adicionais precisam ser levadas em conta para determinar se a vida pode realmente existir ali.
Dr. Ramirez disse ao Universe Today via e-mail:
“A exemplificação mais popular do HZ é o clássico HZ. Esta definição clássica assume que os gases de efeito estufa mais importantes em planetas potencialmente habitáveis são o dióxido de carbono e o vapor de água. Também assume que a habitabilidade em tais planetas é sustentada pelo ciclo carbonato-silicato, como é o caso da Terra. Em nosso planeta, o ciclo carbonato-silicato é alimentado por placas tectônicas.
“O ciclo carbonato-silicato regula a transferência de dióxido de carbono entre a atmosfera, a superfície e o interior da Terra. Ele age como um termostato planetário ao longo de grandes escalas de tempo e garante que não haja muito CO2 na atmosfera (o planeta fica muito quente) ou muito pouco (o planeta fica muito frio). O clássico HZ também (tipicamente) pressupõe que planetas habitáveis possuam estoques totais de água (por exemplo, água total nos oceanos e mares) de tamanho similar ao da Terra. ”
Isto é o que pode ser referido como a abordagem “low-hanging fruit”, onde os cientistas têm procurado sinais de habitabilidade com base naquilo que nós, como seres humanos, estamos mais familiarizados. Dado que o único exemplo que temos de habitabilidade é o planeta Terra, os estudos de exoplanetas têm se concentrado em encontrar planetas que sejam “parecidos com a Terra” na composição (ou seja, rochosos), órbita e tamanho.
Diagrama mostrando a zona habitável da GJ 625 em comparação com a do Sol. Crédito: IAC
No entanto, nos últimos anos, essa definição passou a ser desafiada por estudos mais recentes. À medida que a pesquisa sobre o exoplaneta se distanciou de apenas detectar e confirmar a existência de corpos em torno de outras estrelas e passou para a caracterização, surgiram novas formulações de HZs que tentaram capturar a diversidade de mundos potencialmente habitáveis.
Como o Dr. Ramirez explicou, essas novas formulações complementam as noções tradicionais de HZs considerando que os planetas habitáveis podem ter diferentes composições atmosféricas:
“Por exemplo, eles consideram a influência de gases de efeito estufa adicionais, como CH4 e H2, ambos considerados importantes para as condições iniciais da Terra e de Marte. A adição desses gases torna a zona habitável mais ampla do que seria previsto pela definição clássica de HZ. Isso é ótimo, porque planetas pensados para estar fora do HZ, como o TRAPPIST-1h, podem agora estar dentro dele.Também se argumentou que planetas com densas atmosferas de CO2-CH4 próximas à borda externa do HZ de estrelas mais quentes podem ser habitadas porque é difícil sustentar tais atmosferas sem a presença de vida ”.
Um desses estudos foi conduzido pelo Dr. Ramirez e Lisa Kaltenegger, professor associado do Instituto Carl Sagan da Universidade de Cornell. De acordo com um artigo produzido em 2017, publicado no Astrophysical Journal Letters, os caçadores de exoplanetas poderiam encontrar planetas que um dia se tornariam habitáveis com base na presença de atividade vulcânica – que seria perceptível pela presença de gás hidrogênio (H²) em suas atmosferas.
Temperatura estelar versus distância da estrela em comparação com a Terra para a clássica zona habitável (azul sombreado) e a extensão da zona vulcânica habitável (vermelho sombreado). Crédito: R. Ramirez, Instituto Carl Sagan, Cornell
Esta teoria é uma extensão natural da busca de condições semelhantes à da Terra, que considera que a atmosfera da Terra não era sempre como é hoje. Basicamente, os cientistas planetários teorizam que bilhões de anos atrás, a atmosfera primitiva da Terra tinha um suprimento abundante de gás hidrogênio (H2) devido à liberação de gás vulcânico e a interação entre as moléculas de hidrogênio e nitrogênio nessa atmosfera é o que mantinha a Terra aquecida o suficiente para a vida se desenvolver.
No caso da Terra, esse hidrogênio acabou escapando para o espaço, o que se acredita ser o caso de todos os planetas terrestres. No entanto, em um planeta onde há níveis suficientes de atividade vulcânica, a presença de gás hidrogênio na atmosfera poderia ser mantida, permitindo assim um efeito estufa que manteria suas superfícies aquecidas. A esse respeito, a presença de gás hidrogênio na atmosfera de um planeta poderia estender o HZ de uma estrela.
De acordo com Ramirez, há também o fator tempo, que normalmente não é levado em consideração na avaliação dos HZs. Em suma, as estrelas evoluem com o tempo e emitem diferentes níveis de radiação com base em sua idade. Isso tem o efeito de alterar onde o HZ de uma estrela alcança, o que pode não abranger um planeta que está sendo estudado atualmente. Como Ramirez explicou:
“Foi-me mostrado que as anãs-M (estrelas muito legais) são tão brilhantes e quentes quando se formam pela primeira vez, que podem dessecar quaisquer planetas jovens que, mais tarde, estejam determinados no clássico HZ. Isso ressalta que apenas porque um planeta está atualmente localizado na zona habitável, isso não significa que ele seja realmente habitável (muito menos habitado). Devemos estar atentos a esses casos.
Finalmente, há a questão de quais tipos de sistemas estelares os astrônomos vêm observando na caça aos exoplanetas. Enquanto muitas pesquisas examinaram a estrela anã amarela do tipo G (que é o nosso Sol), muitas pesquisas se concentraram em estrelas do tipo M (anãs vermelhas) nos últimos tempos devido à sua longevidade e ao fato de que elas acreditavam ser a mais lugar provável para encontrar planetas rochosos que orbitam dentro dos HZ de suas estrelas.
Enquanto a maioria dos estudos anteriores focalizou sistemas estelares únicos, trabalhos recentes sugerem que planetas habitáveis podem ser encontrados em sistemas estelares binários ou mesmo em sistemas de gigantes vermelhas ou anãs brancas, planetas potencialmente habitáveis também podem tomar a forma de mundos desérticos ou mesmo oceanos que são muito mais úmidos do que a Terra ”, diz Ramirez. “Tais formulações não apenas expandem enormemente o espaço de parâmetros de planetas potencialmente habitáveis para procurar, mas também nos permitem filtrar os mundos que são mais (e menos) propensos a sediar a vida.”
No final, este estudo mostra que o clássico HZ não é a única ferramenta que pode ser usada para avaliar a possibilidade de vida extraterrestre. Como tal, Ramirez recomenda que, no futuro, os astrônomos e caçadores de exoplanetas complementem o clássico HZ com as considerações adicionais levantadas por essas novas formulações. Ao fazê-lo, eles podem maximizar suas chances de encontrar a vida algum dia.
“Eu recomendo que os cientistas prestem atenção especial real aos estágios iniciais dos sistemas planetários, porque isso ajuda a determinar a probabilidade de que um planeta atualmente localizado na zona habitável atual merece ser mais estudado para obter mais evidências da vida”, disse ele. “Eu também recomendo que as várias definições de HZ sejam usadas em conjunto, para que possamos determinar melhor quais planetas têm maior probabilidade de hospedar a vida. Dessa forma, podemos classificar esses planetas e determinar em quais deles gastar a maior parte do tempo e da energia do nosso telescópio. Ao longo do caminho, também estaríamos testando o quão válido é o conceito de HZ, incluindo a determinação de quão universal é o ciclo carbonato-silicato em uma escala cósmica ”.
Fonte: https://www.universetoday.com/139699/with-all-these-new-planets-found-in-the-habitable-zone-maybe-its-time-to-fine-tune-the-habitable-zone/
