Exoplanetas mais jovens são candidatos melhores na procura por outras Terras

À medida que a comunidade científica procura mundos em órbita de estrelas próximas que possam potencialmente abrigar vida, uma nova investigação conduzida pelo SwRI (Southwest Research Institute) sugere que os exoplanetas rochosos mais jovens são mais propensos a suportar climas temperados, semelhantes ao da Terra.

No passado, os cientistas concentraram-se em planetas situados dentro da zona habitável de uma estrela, onde não é demasiado quente nem demasiado frio para a existência de uma superfície de água líquida. Contudo, mesmo dentro desta zona habitável, os planetas ainda podem desenvolver climas inóspitos à vida. A manutenção de climas temperados também requer que um planeta tenha calor suficiente para alimentar um ciclo de carbono à escala planetária. Uma fonte chave desta energia é o decaimento dos isótopos radioativos de urânio, tório e potássio. Esta fonte de calor crítica pode alimentar a convecção do manto de um exoplaneta rochoso, um movimento lento da região entre o núcleo e a crosta de um planeta que eventualmente derrete à superfície. A desgaseificação vulcânica superficial é uma fonte primária de CO2 para a atmosfera, o que ajuda a manter um planeta quente. Sem a desgaseificação do manto, é pouco provável que os planetas suportem climas temperados e habitáveis como o da Terra.

“Sabemos que estes elementos radioativos são necessários para regular o clima, mas não sabemos por quanto tempo estes elementos podem fazer isto, porque decaem com o tempo,” disse o Dr. Cayman Unterborn, autor principal de um artigo na revista The Astrophysical Journal Letters sobre a investigação. “Além disso, os elementos radioativos não estão distribuídos uniformemente por toda a Galáxia e, à medida que os planetas envelhecem, podem ficar sem calor e a desgaseificação cessa. Dado que os planetas podem ter mais ou menos destes elementos do que a Terra, queríamos compreender como esta variação pode afetar quanto tempo os exoplanetas rochosos podem suportar climas temperados, semelhantes ao da Terra.”

O estudo dos exoplanetas é um desafio. A tecnologia atual não consegue medir a composição da superfície de um exoplaneta, muito menos a do seu interior. Os cientistas podem, contudo, medir espectroscopicamente a abundância de elementos numa estrela, estudando como a luz interage com os elementos das camadas superiores de uma estrela. Usando estes dados, os cientistas podem inferir a composição dos planetas em órbita usando a composição estelar como uma aproximação das dos planetas.

“Utilizando estrelas hospedeiras para estimar a quantidade destes elementos que entrariam nos planetas ao longo da história da Via Láctea, calculámos durante quanto tempo podemos esperar que os planetas tenham vulcanismo suficiente para suportar um clima temperado antes de ficarem sem energia,” disse Unterborn. “Sob as condições mais pessimistas, estimamos que este espaço crítico de tempo seja de apenas cerca de 2 mil milhões para um planeta de massa terrestre e de 5-6 mil milhões de anos para planetas de massa superior em condições mais otimistas. Para os poucos planetas para os quais temos idades, descobrimos que apenas alguns eram suficientemente jovens para dizermos com confiança que hoje em dia podem ter desgaseificação superficial de carbono, quando os observássemos, digamos, com o Telescópio Espacial James Webb.”

Esta investigação combinou dados observacionais diretos e indiretos com modelos dinâmicos para compreender quais os parâmetros que mais afetam a capacidade de um exoplaneta em suportar um clima temperado. Mais experiências de laboratório e modelação computacional vão quantificar a gama razoável destes parâmetros, particularmente na era do Telescópio Espacial James Webb, que proporcionará uma caracterização mais profunda dos alvos individuais. Com o telescópio Webb, será possível medir a variação tridimensional das atmosferas exoplanetárias. Estas medições vão aprofundar o conhecimento dos processos atmosféricos e das suas interações com a superfície e o interior do planeta, o que permitirá aos cientistas estimar melhor se um exoplaneta rochoso na zona habitável é demasiado antigo para ser parecido com a Terra.

“Os exoplanetas sem desgaseificação ativa são mais suscetíveis de serem planetas frios, tipo bola de neve,” disse Unterborn. “Embora não possamos dizer que os outros planetas não tenham desgaseificação hoje em dia, podemos dizer que exigiriam condições especiais para o fazer, tais como ter aquecimento de maré ou placas tectónicas. Isto inclui os exoplanetas de alto perfil descobertos no sistema estelar TRAPPIST-1. Independentemente disso, os planetas mais jovens com climas temperados podem ser os locais mais simples para procurar outras Terras.”

// SwRI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

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

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
STScI (website para o público)
ESA
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Onde está o Webb? (NASA)
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