Um novo estudo da NASA está ajudando a refinar nossa compreensão de candidatos a planeta para lá do nosso Sistema Solar que possam abrigar vida.
“Ao usar um modelo que simula mais realisticamente as condições atmosféricas, descobrimos um novo processo que controla a habitabilidade dos exoplanetas, que nos guiará na identificação de candidatos em estudos futuros”, afirma Yuka Fujii pesquisadora do Instituto Goddard para Estudos Espaciais da NASA e autora principal do artigo científico publicado no The Astrophysical Journal.
Os modelos anteriores simularam condições atmosféricas ao longo de uma dimensão, a vertical. Tal como em outros estudos recentes de habitabilidade, a nova pesquisa usou um modelo para calcular condições em todas as três dimensões, permitindo que a equipe simulasse a circulação da atmosfera e as características especiais dessa circulação, que os modelos unidimensionais não conseguem fazer.
O novo trabalho vai ajudar os astrônomos a atribuir o escasso tempo de observação aos candidatos mais promissores para a habitabilidade.
A água líquida é necessária para a vida como a conhecemos, de modo que a superfície de um mundo alienígena (por exemplo, um exoplaneta) é considerada potencialmente habitável se a sua temperatura permitir que a água líquida esteja presente por tempo suficiente (bilhões de anos) para que a vida possa prosperar.
Se o exoplaneta estiver muito longe da sua estrela principal, seria muito frio e seus oceanos congelariam. Se o exoplaneta estiver muito próximo, a luz da estrela seria muito intensa e os oceanos acabariam evaporando para o espaço.
Isto acontece quando o vapor de água sobe para uma camada na atmosfera superior chamada estratosfera e é quebrado nos seus componentes elementares (hidrogênio e oxigênio) pela luz ultravioleta da estrela. Os átomos extremamente leves de hidrogênio podem então escapar para o espaço. Diz-se que os planetas no processo de perda dos seus oceanos entraram em um efeito de estufa “úmido” devido às suas estratosferas úmidas.
Para que o vapor de água suba à estratosfera, os modelos anteriores previam que as temperaturas na superfície a longo prazo deveriam ser maiores que na Terra – mais de 66ºC. Estas temperaturas produziriam fortes tempestades convectivas.
No entanto, verifica-se que estas tempestades não são a razão pela qual a água atinge a estratosfera para planetas com rotação lenta que entram em um efeito de estufa úmido. “Encontramos um papel importante do tipo de radiação que uma estrela emite e o efeito que tem na circulação atmosférica de um exoplaneta na produção do efeito estufa úmido”, comenta Fujii.
Para os exoplanetas que orbitam perto das estrelas-mãe, a gravidade de uma estrela seria forte o suficiente para diminuir a rotação de um planeta. Isso pode fazer com que sofra de efeito de bloqueio de maré, tendo o mesmo lado sempre apontado para a estrela – um dia eterno – e o outro sempre na direção oposta – uma noite eterna.
Quando isto acontece, se formam nuvens espessas no lado diurno do planeta, que agem como um guarda-sol para proteger a superfície de grande parte da luz estelar. Embora isto possa manter o planeta fresco e evitar que o vapor de água suba, a equipe descobriu que a radiação da estrela no infravermelho próximo pode fornecer o calor necessário para iniciar o efeito estufa úmido no planeta.
O infravermelho próximo é um tipo de luz invisível ao olho humano. A água como vapor no ar e as gotículas de água ou cristais de gelo nas nuvens absorvem fortemente a radiação no infravermelho próximo, aquecendo o ar. À medida que o ar aquece, sobe, transportando a água até a estratosfera, onde forma o efeito estufa úmido.
Este processo é especialmente relevante para os planetas ao redor de estrelas de baixa massa que são mais frias e muito mais fracas que o Sol. Para serem habitáveis, os planetas devem estar muito mais próximos dessas estrelas do que a nossa Terra está do Sol.
A uma distância tão curta, estes planetas provavelmente sofrem grandes efeitos de maré das suas estrelas, fazendo com que girem lentamente. Além disso, quanto mais fria for uma estrela, mais radiação no infravermelho próximo ela emite.
O novo modelo demonstrou que estas estrelas emitem a maior parte da sua luz nos comprimentos de onda no infravermelho próximo, resultando em um efeito estufa úmido até em condições comparáveis ou um pouco mais quentes que as dos trópicos da Terra.
Para exoplanetas mais próximos das suas estrelas, a equipe descobriu que o processo conduzido pela radiação no infravermelho próximo aumentou a umidade na estratosfera. Assim sendo, é possível, ao contrário das previsões dos antigos modelos, que um exoplaneta mais próximo da sua estrela-mãe possa permanecer habitável.
Esta é uma observação importante para os astrônomos que procuram mundos habitáveis, uma vez que as estrelas de baixa massa são as estrelas mais comuns da galáxia. Seus números aumentam as chances de que um mundo habitável possa ser encontrado, e seu tamanho pequeno aumenta a probabilidade de detectar sinais planetários.
O novo trabalho ajudará os astrônomos a selecionar os candidatos mais promissores na busca por planetas que possam abrigar a vida. “Enquanto soubermos a temperatura da estrela, podemos estimar quais os planetas perto das suas estrelas com potencial para ter um efeito estufa úmido”, comenta Anthony Del Genio do Instituto Goddard para Estudos Espaciais da NASA, coautor do artigo.
“A tecnologia atual será empurrada até o limite com o objetivo de detectar pequenas quantidades de vapor de água na atmosfera de um exoplaneta. Se houver água suficiente para ser detectada, isso provavelmente significa que o planeta tem um efeito estufa úmido”, afirmou.
Neste estudo, os pesquisadores assumiram um planeta com uma atmosfera como a da Terra, mas coberto inteiramente por oceanos. Estes pressupostos permitiram que a equipe visse claramente como a mudança da distância orbital e o tipo de radiação estelar afetavam a quantidade de vapor de água na estratosfera.
No futuro, a equipe planeja variar características planetárias como a gravidade, o tamanho, a composição atmosférica e a pressão superficial para ver como afetam a circulação de vapor de água e a habitabilidade.
Ciberia // ZAP
