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ATMOSFERA PARECIDA COM A DA TERRA PODERÁ NÃO SOBREVIVER NA ÓRBITA DE PROXIMA B
4 de agosto de 2017

 


Na sua órbita, o exoplaneta Proxima b não consegue, provavelmente, sustentar uma atmosfera parecida com a da Terra.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith
(clique na imagem para ver versão maior)

 

Proxima b, um planeta do tamanho da Terra fora do nosso Sistema Solar, situado na zona habitável da sua estrela, pode não ser capaz de "agarrar" a sua atmosfera, deixando a superfície exposta à nociva radiação estelar e reduzindo o seu potencial de habitabilidade.

A apenas 4 anos-luz de distância, Proxima b é o nosso vizinho extrassolar mais próximo. No entanto, devido ao facto de que não pode ser visto a passar em frente da sua estrela-mãe, a atmosfera do exoplaneta não pode ser estudada recorrendo aos métodos habituais. Em vez disso, os cientistas apoiam-se em modelos para entender se o exoplaneta é habitável.

Um desses modelos de computador considerou o que aconteceria se a Terra orbitasse Proxima Centauri, a nossa vizinha estelar mais próxima e a estrela hospedeira de Proxima b, na mesma órbita que Proxima b. O estudo da NASA, publicado na edição de 24 de julho da revista The Astrophysical Journal Letters, sugere que a atmosfera da Terra não sobreviveria em íntima proximidade com a violenta anã vermelha.

"Nós decidimos pegar no único planeta habitado que conhecemos até agora - a Terra - e colocá-lo no lugar de Proxima b," comenta Katherine Garcia-Sage, cientista espacial do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland e autora principal do estudo. A investigação foi apoiada pela NExSS da NASA - liderando a busca de vida em planetas para lá do nosso Sistema Solar - e pelo Instituto de Astrobiologia da NASA.

Só porque a órbita de Proxima b o coloca na zona habitável, que é a distância à estrela hospedeira onde a água permanece em estado líquido à superfície de um planeta, isso não significa que é habitável. Não leva em conta, por exemplo, se a água existe realmente no planeta, ou se uma atmosfera consegue sobreviver naquela órbita. As atmosferas também são essenciais para a vida como a conhecemos: uma atmosfera ideal permite a regulação do clima, a manutenção de uma pressão superficial favorável à água, a proteção contra o perigoso clima espacial e a presença dos blocos de construção química da vida.

O modelo de computador de Garcia-Sage e colegas usou a atmosfera, o campo magnético e a gravidade da Terra como homólogos para Proxima b. Também calcularam a quantidade de radiação que Proxima Centauri produz em média, com base em observações do Observatório de raios-X Chandra da NASA.

Com estes dados, o modelo simula como a intensa radiação estelar e as frequentes proeminências afetam a atmosfera do exoplaneta.

"A questão é, que percentagem da atmosfera já foi perdida, e quão depressa ocorre esse processo? comenta Ofer Cohen, cientista espacial da Universidade de Massachusetts, em Lowell e coautor do estudo. "Como essa estimativa, podemos calcular quanto tempo leva para a atmosfera escapar completamente - e comparar esse valor com o tempo de vida do planeta."

Uma estrela anã vermelha ativa como Proxima Centauri retira atmosfera quando a extrema radiação ultravioleta altamente energética ioniza os gases atmosféricos, quebrando os eletrões e produzindo uma faixa de partículas carregadas. Neste processo, os eletrões recém-formados ganham energia suficiente para poderem escapar facilmente à gravidade do planeta e saírem da atmosfera.

As cargas opostas atraem-se, de modo que quando os eletrões carregados negativamente deixam a atmosfera, criam uma poderosa separação de carga que puxa com eles iões carregados positivamente, para o espaço.

Na zona habitável de Proxima Centauri, Proxima b sofre ataques de extrema radiação ultravioleta, centenas de vezes mais fortes do que os que a Terra recebe do Sol. Essa radiação fabrica energia suficiente para "despir" não apenas as moléculas mais leves - hidrogénio - como também, ao longo do tempo, elementos mais pesados como o oxigénio e o azoto.

O modelo mostra que a poderosa radiação de Proxima Centauri "drena" uma atmosfera parecida à da Terra até 10.000 vezes mais depressa do que acontece na nossa Terra propriamente dita.

"Este foi um cálculo simples baseado na atividade média da estrela hospedeira," acrescenta Garcia-Sage. "Não tem em conta variações como o aquecimento extremo na atmosfera da estrela ou as violentas perturbações estelares sobre o campo magnético do exoplaneta - coisas que esperamos que forneçam ainda mais radiação ionizante e escape atmosférico."

Para entender como o processo pode variar, os cientistas analisaram outros dois factores que agravam a perda atmosférica. Primeiro, consideraram a temperatura da atmosfera neutra, chamada termosfera. Descobriram que à medida que a termosfera aquece com a radiação estelar, a fuga atmosférica aumenta.

Os cientistas também consideraram o tamanho da região sobre a qual a fuga atmosférica tem lugar, chamada calote polar. Os planetas são mais sensíveis aos efeitos magnéticos nos polos magnéticos. Quando as linhas do campo magnético nos polos se fecham, a calote polar é limitada e as partículas carregadas permanecem presas perto do planeta. Por outro lado, ocorre uma maior fuga quando as linhas do campo magnético estão abertas, proporcionando uma via unidirecional para o espaço.

"Este estudo analisa um aspeto subestimado da habitabilidade, que é a perda atmosférica no contexto da física estelar," realça Shawn Domagal-Goldman, cientista espacial de Goddard que não esteve envolvido no estudo. "Os planetas têm muitos sistemas de interação e é importante incluí-los nos nossos modelos."

Os cientistas mostram que com as temperaturas mais altas da termosfera e um campo magnético completamente aberto, Proxima b pode perder uma quantidade equivalente ao total da atmosfera da Terra em 100 milhões de anos - apenas uma fração dos atuais 4 mil milhões de anos de Proxima b. Quando os cientistas assumiram as temperaturas mais baixas e um campo magnético fechado, essa mesma massa escapa ao longo de mais de 2 mil milhões de anos.

"As coisas tornam-se interessantes caso um exoplaneta consiga agarrar a sua atmosfera, mas as perdas atmosféricas de Proxima b são tão altas que a habitabilidade é improvável," salienta Jeremy Drake, astrofísico do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica e coautor do estudo. "No geral, isto põe em causa a habitabilidade de planetas em torno de anãs vermelhas similares."

As anãs vermelhas como Proxima Centauri ou TRAPPIST-1 são frequentemente alvo de caças exoplanetárias, porque são as estrelas mais frias, mais pequenas e as mais comuns da Galáxia. Dado que são mais frias e mais ténues, os planetas têm que manter órbitas íntimas para que a água líquida esteja presente.

Mas, a menos que a perda atmosférica seja contrariada por algum outro processo - como uma enorme quantidade de atividade vulcânica ou bombardeamentos cometários -, esta proximidade, encontram os cientistas com maior frequência, não é promissora para a sobrevivência ou sustentabilidade de uma atmosfera.

 


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Links:

Núcleo de Astronomia do CCVAlg:
09/06/2017 - Proeminências podem ameaçar a habitabilidade de planetas perto de anãs vermelhas

Notícias relacionadas:
NASA (comunicado de imprensa)
The Astrophysical Journal Letters
Astrobiology Magazine
EarthSky
PHYSORG

Proxima Centauri:
Wikipedia

Proxima b:
Wikipedia 
Exoplanet.eu

Anãs vermelhas:
Wikipedia

Zona habitável:
Wikipedia

Planetas extrasolares:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

 
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