IDENTIFICANDO PLANETAS COM VIDA

É apenas uma questão de tempo até que os astrónomos descubram um planeta do tamanho da Terra orbitando uma estrela distante. Quando isso acontecer, as primeiras questões a pôr serão: É habitável? E mais importante, já lá existe vida? Para a procura de pistas para as respostas, os cientistas estão estudando o seu próprio planeta, a Terra.

Os astrónomos Lisa Kaltenegger do Centro para Astrofísica de Harvard-Smithsonian (CfA) e Wesley Traub do Jet Propulsion Laboratory da NASA, propõem usar a história atmosférica da Terra para compreender outros planetas.

"Bons planetas são difíceis de encontrar," disse Kaltenegger. "O novo estudo providenciará os sinais que os astrónomos procurarão quando examinarem verdadeiros mundos tipo-Terra."

Os registos geológicos mostram que a atmosfera da Terra mudou drasticamente durante os últimos 4.5 mil milhões de anos, em parte devido à vida se ter desenvolvido no nosso planeta. Mapeando os gases da atmosfera da Terra durante a sua história, Kaltenegger e Traub propõem que ao procurar por composições semelhantes noutros mundos, os cientistas serão capazes de determinar se esse planeta tem vida, e se assim for, o estágio evolucionário da mesma. O trabalho científico descrevendo o seu estudo está disponível on-line num dos links abaixo.

Até à data, todos os planetas extrasolares foram estudados indirectamente, por exemplo, pelo acompanhamento da maneira como a estrela-mãe oscila devido ao puxo gravítico do planeta. Apenas quatro foram detectados directamente, e são mundos massivos com tamanhos comparáveis ao de Júpiter. A atmosfera de um destes planetas foi detectada por outro cientista do CfA, David Charbonneau, usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA. A próxima geração de missões espaciais, tal como a Terrestrial Planet Finder (TPF) da NASA, ou a missão Darwin da ESA, será capaz de directamente estudar planetas vizinhos do tamanho da Terra.

Os astrónomos querem em particular observar os espectros visível e infravermelho dos planetas terrestres distantes, de modo a saber mais sobre as suas atmosferas. Certos gases deixam assinaturas no espectro de um planeta, tal como impressões digitais ou marcadores de DNA. Ao avistar estas impressões, os cientistas podem aprender mais sobre a composição atmosférica e até deduzir a presença de nuvens.

Impressão de artista de um oceano extraterrestre.
Crédito: CfA
(clique na imagem para ver versão maior)

Hoje em dia, a atmosfera da Terra consiste de cerca de três quartos de nitrogénio e um quarto de oxigénio, com uma pequena percentagem de outros gases como o dióxido de carbono e o metano. Mas há quatro mil milhões de anos atrás, não havia oxigénio. A atmosfera da Terra evoluíu ao longo de seis épocas distintas, cada uma caracterizada por uma mistura particular de gases. Usando software informático desenvolvido por Traub e pelo seu colega no CfA, Ken Jucks, Kaltenegger e Traub modelaram cada das seis épocas da Terra para determinar que impressões espectrais seriam vistas por um observador distante.

"Ao estudar o passado da Terra, podemos aprender acerca do presente estado de outros mundos," explicou Traub. "Se um planeta extrasolar tiver um espectro similar a um dos nossos modelos, podemos potencialmente caracterizar o se estado geológico, a sua habitabilidade, e até que grau a vida evoluíu."

Para melhor compreender estes períodos de tempo, ou "épocas", e para as pôr em perspectiva, podemos escalar a história de 4.5 mil milhões de anos em apenas um ano, adicionando datas começando a 1 de Janeiro - a data da formação da Terra.

ÉPOCA 0 - 12 de Fevereiro
Na época 0 (há 3.9 mil milhões de anos), a jovem Terra possuía uma quente e turbulenta atmosfera composta na sua maioria por nitrogénio, dióxido de carbono e sulfureto de hidrogénio. Os dias eram mais pequenos e o Sol mais ténue, brilhando como uma esfera vermelha através do nosso céu de cor de tijolo. O único oceano que cobria todo o nosso planeta tinha um tom castanho-lamacento que absorvia os bombardeamentos de meteoros e cometas. O dióxido de carbono ajudava a aquecer o nosso mundo, pois o jovem Sol era três vezes menos luminoso do que é agora. Embora não existam fósseis deste período, foram encontradas assinaturas isotópicas de vida em rochas na Gronelândia.

ÉPOCA 1 - 17 de Março
Há cerca de 3.5 mil milhões de anos (Época 1), a paisagem do planeta era polvilhada por cadeias de ilhas vulcânicas, sobressaíndo do vasto oceano global. As primeiras formas de vida na Terra foram as bactérias anaeróbicas - bactérias que podiam viver sem oxigénio. Estas bactérias libertaram grandes quantidades de metano para a atmosfera do planeta, mudando-a de maneiras detectáveis. Se bactérias semelhantes existirem noutro planeta, as futuras missões como a TPF e Darwin poderão detectar as suas "impressões digitais" na atmosfera.

ÉPOCA 2 - 5 de Junho
2.4 mil milhões de anos. A atmosfera alcança a concentração máxima de metano. Os gases dominantes eram o nitrogénio, o dióxido de carbono e o metano. As massas continentais de terra começavam a formar-se. Algas azul-esverdeadas começaram a libertar grandes quantidades de oxigénio para a atmosfera. Grandes mudanças estavam prestes a acontecer.

"Lamento dizer que os primeiros sinais de um E.T. não serão provavelmente emissões de rádio ou TV; em vez disso, poderá ser o oxigénio das algas," afirmou Kaltenegger.

ÉPOCA 3 - 16 de Julho
Há 2 mil milhões de anos, estes primeiros organismos fotossintéticos mudaram a harmonia da atmosfera permanentemente -- produziram oxigénio, um gás altamente reactivo que limpou grande parte do metano e do dióxido de carbono, enquanto sufocava as bactérias anaeróbicas, produtoras de metano. Assim, a atmosfera do planeta ganhou o seu primeiro oxigénio livre. A paisagem era agora lisa e húmida. Com fumegantes vulcões ao longe, as brilhantes lagoas eram coloridas por uma escuma castanho-esverdeada que cria brilhos e reflexos na fétida água. A revolução do oxigénio atingiu a sua força máxima.

"A introdução do oxigénio foi catastrófica para a vida dominante na Terra naquela altura; envenenou-a," disse Traub. "Mas ao mesmo tempo, tornou a vida multicelular, incluíndo a vida humana, possível."

ÉPOCA 4 - 13 de Outubro
Esta época tomou lugar há cerca de 800 milhões de anos, com níveis cada vez maiores de oxigénio. Este período de tempo coincide com o que é agora chamada de "Explosão Câmbrica". Começando aproximadamente há 550 ou 500 milhões de anos, o Período Câmbrico é um marco significante na história da vida na Terra: esta é a altura em que a maioria dos grupos de animais aparecem pela primeira vez nos registos fósseis. A Terra estava agora coberta por pântanos, mares e alguns vulcões activos. Os oceanos borbulhavam de vida.

ÉPOCA 5 - 8 de Novembro
Finalmente, a época 5, há 300 milhões de anos, viu a vida mover-se dos oceanos para terra. A atmosfera alcançou a sua actual composição de principalmente nitrogénio e oxigénio. Este foi o começo da Era Mesozóica, que incluíu os dinossauros. O cenário parecia o "Parque Jurássico" num Domingo à tarde.

ÉPOCA 6 - 31 de Dezembro (23:59:59)
A intrigante questão que permanece é: Como seria a época 6, o período de tempo que a Humanidade ocupa hoje? Poderíamos detectar sinais reveladores de tecnologias extraterrestres em mundos distantes?

À medida que o consenso geral cresce entre os cientistas de que a actividade humana alterou a atmosfera da Terra no que respeita a uma maior concentração de dióxido de carbono, bem como gases como o fréon, poderemos nós identificar as impressões espectrais desses resultados noutros mundos? Embora os satélites em torno da Terra e experiências em balões atmosféricos possam medir estas alterações aqui, o detectar de efeitos semelhantes num mundo distante está bem para lá das capacidades dos programas futuros como o Terrestrial Planet Finder e Darwin. Para conseguir alcançar tais medições serão necessárias gigantescas flotilhas espaciais de telescópios de infravermelhos.

"Por mais assustador que este desafio soe," disse Kaltenegger, "acredito que nas próximas décadas saberemos se o nosso pequeno mundo azul está mesmo sozinho no Universo ou se existem vizinhos por aí, prestes a nos receber."

Links:

Notícias relacionadas:
Comunicado de imprensa (CfA)
Evolução espectral de um planeta tipo-Terra (formato PDF)
International Reporter

Planetas extrasolares:
Wikipédia
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares
Missão Terrestrial Planet Finder, NASA
Missão Darwin, ESA

ANÉIS DE SATURNO IRÃO BRILHAR COMO NUNCA

Os cientistas anulares têm esperado por isto. Finalmente, depois de mais de dois anos em órbita de Saturno, a sonda Cassini alcança um dos seus melhores pontos de vantagem. Os anéis deverão ter um brilho majestoso, suportando a alcunha de Saturno como a "Jóia do Sistema Solar."

O evento é uma ocultação solar -- quando o Sol passa directamente por trás do planeta, segundo o ponto de vista da Cassini. E esta não é uma ocultação solar comum; é uma bem longa.

A equipa de imagem irá aproveitar esta oportunidade para fazer um mosaico de todo o sistema anular.
Crédito: NASA/JPL

A sonda Cassini estará exactamente onde os cientistas que estudam os anéis a querem: longe o suficiente de Saturno para ser capaz de o observar totalmente e, mais importante, com o Sol bloqueado pelo planeta durante 12 horas, tempo suficiente para correctamente mapear as elusivas partículas microscópicas que se movem dentro do sistema de anéis.

Os dados recolhidos durante esta observação também poderão desenterrar pistas sobre o comportamento passado de Encelado e ajudar os planeadores da missão a refinar os modelos de risco para trânsitos anulares futuros. Graças a esta ocultação, as imagens tiradas durante esta órbita cuidadosamente estudada poderão também descobrir novas estruturas anulares e, pelo menos, capturar visões verdadeiramente espectaculares dos anéis D, F, G e E.

"Estamos em pulgas ansiando pelos resultados," diz Brad Wallis, cientista de Disciplina Anular da Cassini. "Quando temos este género de ângulos de alta fase, muitas pequenas partículas quase focam a luz directamente para o observador. Por isso, estes ténues anéis, tão difíceis de ver, irão estar consideravelmente mais brilhantes e mostrar-nos-ão detalhes que simplesmente não se conseguem observar sob quaisquer outras condições. Todo o espaço entre Encelado e o anel G irá estar provavelmente bem iluminado. É realmente um evento único."

Embora as ocultações solares da missão durem tipicamente uma hora, desta vez irá durar quase 12, um sonho tornado realidade, considerando que demora cerca de 30 minutos para girar a sonda na direcção correcta. Durante as ocultações "regulares", os cientistas podem tirar apenas algumas imagens antes do Sol reaparecer e a sonda girar outra vez para evitar estragar quaisquer sensíveis instrumentos.

"Até agora temos só algumas imagens do anel E em ângulos de alta fase," disse Wallis. "Neste caso podemos basicamente tirar fotos de todo o anel. Durante esse período de tempo, podemos capturar todos os anéis desde o exterior E até aos interiores a ângulos de altíssima fase, o que significa que estamos a olhar quase directamente para o Sol, mas com o Sol por trás de Saturno."

Além de mapear o anel E, a observação permitirá aos cientistas aprender se existem estruturas dentro do mesmo. Estruturas dentro do anel E seriam uma boa indicação que Encelado não está a libertar material a intervalos regulares.

Esta visão simulada informaticamente de Saturno pela Cassini mostra o percurso do Sol à medida que passa por trás do planeta.
Crédito: NASA/JPL
(clique na imagem para ver ver o filme em formato Quicktime)

"Nós sabemos que o anel E é uma nuvem grande e difusa que se estende um pouco para lá do anel G e até ultrapassa Encelado," diz Wallis. "Encelado parece ser a sua fonte, dado os jactos gelados que a Cassini descobriu recentemente, por isso se todo o anel parecer uniforme, isso significa que Encelado tem libertado material à mesma velocidade há já muito tempo. Mas se houverem acumulados e/ou anéis mais pequenos que não conseguirmos explicar, isso significa que esta libertação de material muda. Esta é a única oportunidade que temos para ver uma imagem da história de Encelado."

O anel E é uma grande nuvem de poeira constituída por partículas extremamente finas -- 1 ou 2 microns -- mais ou menos o tamanho das partículas de fumo. Situa-se entre 150,000 e 240,000 km do centro de Saturno e mede entre 5,000 e 10,000 km de espessura. Atravessar o anel E, no entanto, não constitui qualquer perigo para a sonda.

"Nós passamos frequentmente pelo anel E, e ficamos com amostras de partículas de cada vez, mas temos apenas uma ligeira ideia de como a estrutura é em detalhe porque a diferença entre detectar três partículas ou quatro em qualquer trânsito do plano anular é insignificante," explica Wallis. "Esta é única chance que teremos de apontar as câmaras directamente ao Sol e observar estas coisas de um modo bem espalhado."

A mesma técnica já funcionou no passado, e permitiu aos planeadores da missão atravessar os anéis em segurança.

"A sonda Voyager 2 da NASA descobriu um novo e vasto complexo sistema de pequenos anéis em torno de Urano desta maneira, usando apenas uma única imagem tirada durante alguns minutos. Nós teremos 10 horas," disse Wallis.

A sonda Voyager 2 observa os anéis de Urano. A vista à direita, que foi tirada num ângulo de visão muito maior, mostra detalhes não visíveis de qualquer outro ângulo.
Crédito: NASA/JPL

Para melhor explorar esta rara oportunidade, a Cassini irá tirar imagens em múltiplas exposições e cores. "A equipa de imagem irá usar a câmara de campo-largo para fazer um mosaico de toda a área a cores e em vários tempos de exposição devido ao brilho das partículas mudar rapidamente quando nos movemos nestes ângulos de alta fase. A equipa também usará outra câmara com um campo mais pequeno para tirar imagens de alta resolução a certas áreas em particular. Já observámos estes anéis a 140 graus, e a 150. Durante esta oportunidade iremos ver partes dos anéis a ângulos até 179.4 graus."

"Devido ao facto disto ser um pouco território desconhecido (ver estes ténues anéis a estes altos ângulos), e porque temos só esta oportunidade durante todos os 4 anos da missão, as equipas planeando esta secção querem ter a certeza de fazer tudo, e de fazer tudo bem," finaliza Wallis.

Links:

Notícias relacionadas:
SpaceRef
NASA

Saturno:
Wikipedia
Solarviews

Encelado:
SEDS
Solarviews
Wikipedia

Sonda Cassini:
NASA
ESA
Wikipedia