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PLANETAS COM OCEANOS SÃO COMUNS NA NOSSA GALÁXIA? É PROVÁVEL, DIZEM CIENTISTAS DA NASA
23 de junho de 2020

 


Esta ilustração mostra a sonda Cassini da NASA a voar pelas plumas de Encélado em outubro de 2015.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

 

Há vários anos, a cientista planetária Lynnae Quick começou a perguntar-se se algum dos mais de 4000 exoplanetas conhecidos, ou planetas para lá do nosso Sistema Solar, podiam assemelhar-se com algumas das luas com grandes quantidades de água em torno de Júpiter e Saturno. Embora algumas destas luas não tenham atmosferas e estejam cobertas de gelo, ainda estão entre os principais alvos na busca da NASA por vida para lá da Terra. A lua de Saturno, Encélado, e a lua de Júpiter, Europa, que os cientistas classificam como "mundos oceânicos", são bons exemplos.

"Plumas de água emergem de Europa e Encélado, de modo que sabemos que estes corpos têm oceanos subterrâneos por baixo das suas conchas de gelo, e têm energia que impulsiona as plumas, que são dois requisitos para a vida como a conhecemos," diz Quick, cientista planetária da NASA especialista em vulcanismo e mundos oceânicos. "Assim sendo, se pensarmos nestes lugares como possivelmente habitáveis, talvez versões maiores noutros sistemas planetários também sejam habitáveis."

Quick, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, decidiu explorar se - hipoteticamente - existem planetas semelhantes a Europa e Encélado na nossa Via Láctea. E se também podiam ser geologicamente ativos o suficiente para expelir plumas através das suas superfícies, quem sabe um dia detetadas por telescópios.

Através de uma análise matemática de várias dúzias de exoplanetas, incluindo planetas no sistema vizinho TRAPPIST-1, Quick e colegas aprenderam algo significativo: mais de um-quarto dos exoplanetas que estudaram podem ser mundos oceânicos, com a maioria possivelmente abrigando oceanos sob camadas de gelo superficial, semelhantes a Europa e Encélado. Além disso, muitos destes planetas podem estar a libertar mais energia do que Europa e Encélado.

Os cientistas podem um dia ser capazes de testar as previsões de Quick medindo o calor emitido por um exoplaneta ou detetando erupções vulcânicas ou criovulcânicas (líquido ou vapor em vez de rocha derretida) nos comprimentos de onda da luz emitida por moléculas na atmosfera de um planeta. Por agora, os cientistas não podem ver muitos exoplanetas em detalhe. Infelizmente, estão demasiado distantes e demasiado ofuscados pelo brilho das suas estrelas. Mas, considerando a única informação disponível - os tamanhos, massas e distâncias dos exoplanetas às suas estrelas - cientistas como Quick e colegas podem explorar modelos matemáticos e a nossa compreensão do Sistema Solar para tentar imaginar as condições que podiam moldar exoplanetas em mundos habitáveis (ou não).

Apesar das suposições que entram nestes modelos matemáticos serem suposições educadas, podem ajudar os cientistas a restringir a lista de exoplanetas promissores para procurar condições favoráveis à vida, para que o Telescópio Espacial James Webb da NASA ou outras missões espaciais possam observar.

"As missões futuras com o objetivo de procurar sinais de vida para lá do Sistema Solar estarão focadas em planetas como o nosso, que possuem uma biosfera global tão abundante que mudam a química de toda a atmosfera," diz Aki Roberge, astrofísica da NASA em Goddard que colaborou com Quick na sua análise. "Mas no Sistema Solar, luas geladas com oceanos, que estão longe do calor do Sol, ainda mostraram que possuem características que achamos necessárias para a vida."

Para procurar possíveis mundos oceânicos, a equipa de Quick selecionou 53 exoplanetas com tamanhos parecidos ao da Terra, embora possam ter até oito vezes mais massa. Os cientistas assumem que os planetas deste tamanho são mais sólidos do que gasosos e, portanto, mais propensos a suportar água líquida nas superfícies ou abaixo delas. Pelo menos mais 30 planetas que encaixam nestes parâmetros foram descobertos desde que Quick e colegas começaram o seu estudo em 2017, mas não foram incluídos na análise, publicada no dia 18 de junho na revista Publications of the Astronomical Society of the Pacific.

Com os seus planetas do tamanho da Terra identificados, Quick e a sua equipa procuraram determinar quanta energia cada um podia gerar e libertar como calor. A equipa considerou duas fontes principais de calor. A primeira, calor radiogénico, é gerado ao longo de milhares de milhões de anos pelo lento decaimento de materiais radioativos no manto e crosta de um planeta. Esta taxa de decaimento depende da idade de um planeta e da massa do seu manto. Outros cientistas já haviam determinado estas relações para planetas do tamanho da Terra. Assim, Quick e a sua equipa aplicaram a taxa de decaimento à sua lista de 53 planetas, assumindo que cada um tem a mesma idade da sua estrela e que o seu manto ocupa a mesma proporção de volume planetário do que o manto da Terra.

De seguida, os cientistas calcularam o calor produzido por outra coisa: forças de maré, que é a energia gerada a partir de atração gravitacional quando um objeto orbita outro. Os planetas em órbitas alongadas, mais elípticas, mudam a distância à estrela enquanto a orbitam. Isto leva a mudanças na força gravitacional entre os dois objetos e faz com que o planeta "estique", gerando calor. Eventualmente, o calor é perdido para o espaço através da superfície.

Uma rota de saída para o calor é através de vulcões ou criovulcões. Outra rota é através das placas tectónicas, que é um processo geológico responsável pelo movimento da camada rochosa ou gelada mais externa de um planeta ou lua. Qualquer que seja a maneira como o calor é libertado, é importante saber a quantidade, pois pode validar ou invalidar a habitabilidade.

Por exemplo, demasiada atividade vulcânica pode transformar um mundo habitável num pesadelo derretido. Mas pouca atividade pode impedir a libertação de gases que compõem uma atmosfera, deixando uma atmosfera fria e árida. A quantidade ideal suporta um planeta habitável e húmido como a Terra, ou uma lua possivelmente habitável como Europa.

Na próxima década, a sonda Europa Clipper da NASA irá explorar a superfície e a subsuperfície de Europa e fornecer informações sobre o seu ambiente. Quanto mais os cientistas puderem aprender sobre Europa e sobre outras luas potencialmente habitáveis no nosso Sistema Solar, melhor serão capazes de entender mundos semelhantes em torno de outras estrelas - que podem ser abundantes, de acordo com as descobertas publicadas.

"As próximas missões vão dar-nos a hipótese de ver se as luas oceânicas no nosso Sistema Solar podem sustentar a vida," diz Quick, que faz parte da equipa científica tanto da missão Clipper como da missão Dragonfly, com destino à lua de Saturno, Titã. "Se encontrarmos assinaturas químicas da vida, podemos tentar procurar sinais semelhantes a distâncias interestelares".

Quando o Webb for lançado, os cientistas vão tentar detetar assinaturas químicas nas atmosferas de alguns dos planetas no sistema TRAPPIST-1, que fica a 39 anos-luz de distância na direção da constelação de Aquário. Em 2017, os astrónomos anunciaram que este sistema possuía sete planetas do tamanho da Terra. Há quem tenha sugerido que alguns destes planetas possam ser oceânicos, e a equipa de Quick suporta esta ideia. Segundo os cálculos da sua equipa, TRAPPIST-1 e, f, g e h podem ser mundos oceânicos, o que os colocaria entre os 14 mundos oceânicos que os cientistas identificaram neste estudo.

Os investigadores previram que estes exoplanetas tinham oceanos, tendo em conta as temperaturas da superfície de cada um. Esta informação é revelada pela quantidade de radiação estelar que cada planeta reflete para o espaço. A equipa de Quick também levou em consideração a densidade de cada planeta e a quantidade estimada de aquecimento interno que geram em comparação com a Terra.

"Se virmos que a densidade de um planeta é menor que a da Terra, isso é uma indicação de que pode haver mais água lá e não tanta rocha e ferro," explica Quick. E se a temperatura do planeta permitir água líquida, então teremos um mundo oceânico.

"Mas se a temperatura à superfície de um planeta for inferior a 0º C, onde a água está congelada," diz Quick, "então temos um mundo oceânico gelado e as densidades destes planetas são ainda mais baixas."

Outros cientistas que participaram nesta análise com Quick e Roberge incluem Amy Barr Mlinar do PSI (Planetary Science Institute) em Tucson, no estado norte-americano do Arizona, e Matthew M. Hedman da Universidade de Idaho, em Moscow, EUA.

 


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Vénus pode já ter tido oceanos de água líquida e vulcões ativos, um ambiente hospitaleiro para a vida. Mas, com o tempo, o planeta ficou tão quente que os oceanos se dissiparam. Gradualmente, os gases vulcânicos criaram uma atmosfera superespessa em Vénus, com nuvens de ácido sulfúrico.
Crédito: Michael Lentz e Mike Mirandi/Centro de Voo Espacial Goddard da NASA


Este gráfico animado mostra níveis de atividade geológica prevista entre os exoplanetas, com e sem oceanos, em comparação com atividade geológica conhecida em corpos do Sistema Solar, com e sem oceanos.
Crédito: Lynnae Quick e James Tralie/Centro de Voo Espacial Goddard da NASA


// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Publications of the Astronomical Society of the Pacific)

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Mundos oceânicos:
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TRAPPIST-1:
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Exoplanetas:
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Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

Europa Clipper:
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Dragonfly:
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JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
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