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Poderia um mundo super-terra ao redor da estrela de Barnard ser o lar de vida alienígena?

O mundo mais comumente encontrado na galáxia, em termos de tamanho, é uma super-Terra, entre 2 e 10 massas terrestres, como Kepler 452b ou Barnard b, ilustrado à direita. Mas a ilustração deste mundo como a Terra de alguma forma pode ser equivocada. (NASA/AMES/JPL-CALTECH/T. PYLE)

Sabemos que a vida é possível em um mundo semelhante à Terra em torno de uma estrela semelhante ao Sol. Mas pode encontrar um caminho em uma Super-Terra?

Quando se trata da origem da vida, temos apenas um exemplo em todo o Universo conhecido onde temos certeza de que surgiu com sucesso: aqui na Terra. Embora estejamos cientes de muitas etapas na história de como a vida evoluiu e deu origem à diversidade de organismos que observamos hoje e no registro fóssil, alguns grandes mistérios permanecem. Em particular, não sabemos como a vida surgiu e quais ingredientes e condições do início da história da Terra foram essenciais nessa etapa fundamental de criar vida a partir da não vida.

Assumimos que é inteligente procurar vida em planetas do tamanho da Terra com órbitas semelhantes à Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol com presença de elementos pesados ​​semelhantes ao nosso Sistema Solar. Mas essas podem não ser as únicas condições que sustentam a vida. De fato, os mundos da Super-Terra, apesar de suas extraordinárias diferenças em relação aos mundos semelhantes à Terra, também podem ajudar a vida a encontrar um caminho. E se assim for, há um bem ao lado: em torno da Estrela de Barnard.

Uma parte do levantamento digital do céu com a estrela mais próxima do nosso Sol, Proxima Centauri, mostrada em vermelho no centro. Embora estrelas semelhantes ao Sol como a nossa sejam consideradas comuns, na verdade somos mais massivas do que 95% das estrelas do Universo, com 75% das estrelas classificadas no status de 'anã vermelha' (classe M) de Proxima Centauri. A estrela de Barnard, o segundo sistema estelar mais próximo depois do sistema Alpha Centauri, também é uma estrela da classe M. (DAVID MALIN, UK SCHMIDT TELESCOPE, DSS, AAO)

O sistema estelar mais próximo do nosso é o sistema Alpha Centauri. Ao contrário da nossa própria estrela, no entanto, Alpha Centauri é composta por três estrelas:

• Alpha Centauri A, que é uma estrela semelhante ao Sol (classe G),
• Alpha Centauri B, que é um pouco mais frio e menos massivo (classe K), mas orbita Alpha Centauri A a uma distância dos gigantes gasosos em nosso Sistema Solar, e
• Proxima Centauri, que é muito mais fria e menos massiva (classe M), e é conhecida por ter pelo menos um planeta do tamanho da Terra.

Mas o tipo mais comum de planeta no Universo, até onde sabemos, não é um planeta do tamanho da Terra nem um planeta do tamanho de um gigante gasoso, mas um tamanho intermediário. Conforme revelado pela missão Kepler, o tipo mais comum de mundo no Universo é uma super-Terra, entre cerca de 2 e 10 vezes a massa do nosso próprio planeta.

O número de planetas descobertos pelo Kepler classificados por sua distribuição de tamanho, a partir de maio de 2016, quando o maior número de novos exoplanetas foi lançado. Os mundos Super-Terra/mini-Netuno são de longe os mais comuns, embora praticamente todos esses mundos sejam semelhantes a Netuno com grandes envelopes de gás ao seu redor, não semelhantes à Terra, com atmosferas finas. (NASA AMES / W. STENZEL)

Até agora, não sabemos de nenhum mundo do tamanho da super-Terra ao redor do sistema estelar mais próximo de nós, mas o segundo sistema mais próximo foi descoberto recentemente. A uma distância de apenas seis anos-luz de distância, a estrela de Barnard tem seu movimento próprio conhecido desde 1916. Na década de 1960, ganhou fama temporária como a primeira estrela conjecturada a ter planetas ao seu redor.

Trabalhando usando uma técnica agora desacreditada, Peter van de Kamp (1960-1970) afirmou ter encontrado dois planetas do tamanho de Júpiter com períodos orbitais de 11 e 27 anos em torno dele, o que desencadeou uma tempestade de excitação e crítica. Infelizmente, os dados que deram origem à suspeita de detecção não se devem a um planeta, mas sim ao fato de que o telescópio usado para registrar os dados teve sua ótica alterada. Meio século depois, sabemos que esses planetas eram meros fantasmas.

As distâncias entre o Sol e muitas das estrelas mais próximas mostradas aqui são precisas, mas apenas um número muito pequeno de estrelas está dentro de 10 anos-luz. A estrela de Barnard é uma delas. (ANDREW Z. COLVIN / WIKIMEDIA COMMONS)

Mas a estrela de Barnard realmente abriga um planeta ao seu redor. Barnard b, anunciado em 2018, é robusto e real, e sua descoberta surgiu de mais de 20 anos de observações que monitoraram cuidadosamente o movimento da própria estrela de Barnard. Ao longo dessa linha de tempo muito longa, pudemos detectar as pequenas oscilações da estrela à medida que ela se movia periodicamente em nossa direção e para longe de nós, devido ao puxão minúsculo do planeta em sua estrela-mãe.

Como reportado pelo papel de descoberta , Barnard b tem as seguintes propriedades:

• Um período orbital (ou seja, ano) de 233 dias terrestres,
• Uma temperatura média da superfície de -168 °C (-270 °F),
• E uma massa que é pelo menos 325% maior que a massa da Terra.

As maiores perguntas que nos encontraremos prontos para responder em um futuro muito próximo são exatamente como é este planeta.

Há uma grande variedade de estrelas com exoplanetas conhecidos dentro de 25 anos-luz do Sol, e missões como K2 e TESS só encontrarão mais. A estrela de Barnard, o segundo sistema mais próximo do nosso, tem um mundo super-Terra orbitando. (NASA/GODDARD/ADLER/U. CHICAGO/WESLEYAN)

A propriedade mais notável de Barnard b é que, em sua distância extremamente próxima da Terra, mas sua distância relativamente grande, semelhante à da Terra, de sua estrela-mãe, ele estará bem separado dela em um telescópio. Embora uma separação angular de 0,22″ (onde 3600″, ou segundos de arco, estão em 1 grau) seja extremamente pequena em circunstâncias astronômicas normais, é uma separação tremendamente grande para os padrões de exoplanetas.

A maioria dos exoplanetas encontrados pelo Kepler tem duas coisas em comum:

1. Eles estão orbitando estrelas a centenas ou mesmo milhares de anos-luz de distância de nós.
2. Eles têm períodos curtos, o que significa que estão localizados muito perto de suas estrelas-mãe.

Em termos de separações angulares, não temos chance prática de observar esses planetas, diretamente, com qualquer telescópio atual ou futuro próximo.

Hoje, sabemos de mais de 3.500 exoplanetas confirmados, com mais de 2.500 dos encontrados nos dados do Kepler. Esses planetas variam em tamanho, desde maiores que Júpiter até menores que a Terra. No entanto, devido às limitações do tamanho do Kepler e da duração da missão, a maioria dos planetas são muito quentes e próximos de sua estrela, com pequenas separações angulares. O TESS tem o mesmo problema com os primeiros planetas que está descobrindo: eles são preferencialmente quentes e em órbitas próximas. (NASA/AMES RESEARCH CENTER/JESSIE DOTSON E WENDY STENZEL; MUNDOS SEM TERRA POR E. SIEGEL)

Mas Barnard b tem algumas coisas que esses outros mundos não têm de uma perspectiva observacional. Com um período de quase um ano, é um dos planetas de período mais longo já encontrados. Como está orbitando uma anã vermelha, embora seja fisicamente grande, deve ser visível apenas com um coronógrafo bloqueando a luz da estrela. E, por estar em torno de um dos sistemas estelares mais próximos concebíveis, nossos próximos telescópios devem ser capazes de fotografá-lo diretamente.

Esta seria a primeira imagem direta de um mundo possivelmente habitado já tirada. Se for um mundo rochoso um pouco maior que a Terra – e com aproximadamente 3,25 massas terrestres, isso pode ser possível – as capacidades de imagem do Telescópio Espacial James Webb da NASA ou os telescópios de classe de 30 metros sendo construídos aqui na Terra como GMT ou ELT deve prendê-lo. Se for mais como um mini-Netuno, com 450% do tamanho da Terra (ou mais), o VLT existente com o instrumento SPHERE conseguiria hoje.

Todos os planetas internos em um sistema de anãs vermelhas serão bloqueados por maré, com um lado sempre voltado para a estrela e outro sempre voltado para fora, com um anel de habitabilidade semelhante à da Terra entre os lados noturno e diurno. Mas poderia um deles ainda ser potencialmente habitável? (NASA/JPL-CALTECH)

Comparado com a Terra, recebe apenas 2% da quantidade de energia de sua estrela que recebemos, o que explica as temperaturas frias esperadas de Barnard b. Mas toda a razão pela qual pensamos que a vida em um mundo do tamanho da Terra em uma zona mais favorável à temperatura em torno de uma estrela anã vermelha não é boa é porque um mundo como Proxima b recebe muito raio-X e radiação ultravioleta para manter uma atmosfera. , muito menos permanecem amigas da vida.

Claro, Proxima b recebe 65% da energia de sua estrela que recebemos da nossa na Terra, mas recebe 650 vezes a irradiação que recebemos dos raios X solares e 130 vezes a radiação ultravioleta. Em comparação, porém, Barnard b recebe 50% da energia dos raios X e 35% da energia ultravioleta. Se tiver um núcleo quente e um aumento significativo de energia geotérmica, particularmente através de plumas, respiradouros e um oceano subterrâneo, Barnard b pode abrigar vida, afinal.

O exoplaneta Proxima b, como mostrado na ilustração deste artista, está travado por maré e considerado inóspito à vida devido às condições que rapidamente removeriam sua atmosfera. Mas um exoplaneta como Barnard b, com uma distância orbital maior e uma massa super-terrestre, poderia ser habitável se as condições fossem adequadas. (ESO/M. KORMESSER)

Com base em um estudo feito há alguns anos que classificou exoplanetas com base em massa e raio (onde ambos estavam disponíveis), fomos capazes de determinar que há um corte aproximado de cerca de 2 massas terrestres que define a fronteira entre planeta rochoso e planetas com um grande envelope de gás. Com 3,25 (ou mais) massas terrestres, juntamente com baixas temperaturas, Barnard b é quase certamente um mini-Netuno.

O esquema de classificação dos planetas como rochosos, semelhantes a Netuno, semelhantes a Júpiter ou semelhantes a estrelas. A fronteira entre o semelhante à Terra e o semelhante a Netuno é obscura, mas indica que Barnard b é esmagadoramente mais provável de ser gasoso do que rochoso. (CHEN E KIPPING, 2016, VIA ARXIV.ORG/PDF/1603.08614V2.PDF )

A estrela de Barnard e quaisquer planetas ao seu redor são antigos. Enquanto o nosso Sol tem cerca de 4,5 bilhões de anos, este sistema tem uma idade estimada de 8,6 bilhões de anos: quase o dobro da idade do nosso Sistema Solar. Houve apenas um planeta descoberto cujo sinal subiu acima do ruído: Barnard b, que poderia potencialmente ser fotografado diretamente com a próxima geração de telescópios espaciais e terrestres.

Embora haja pouco perigo de que ela tenha perdido sua atmosfera, sua água de superfície ou seja esterilizada pelos raios-X e radiação ultravioleta de sua estrela-mãe, é provável que abrigue uma atmosfera muito espessa para sustentar a vida. Embora possa ser geotermicamente ativo e ter grandes quantidades de voláteis sob essa atmosfera, seria uma surpresa para este mundo ser de natureza rochosa.

Os pequenos exoplanetas Kepler conhecidos por existirem na zona habitável de sua estrela. Se esses mundos são parecidos com a Terra ou com Netuno é uma questão em aberto, mas a maioria deles agora parece ser mais parecido com Netuno do que com o nosso próprio mundo. No entanto, no caso de um sistema como a estrela de Barnard, pode haver mundos adicionais interiores ao que conhecemos atualmente. (NASA/AMES/JPL-CALTECH)

Ainda assim, há grandes coisas a serem aprendidas nos próximos anos, olhando para ele. Nunca fizemos espectroscopia em um mundo como este, nem imaginamos diretamente um exoplaneta tão próximo do nosso próprio Sistema Solar antes. Com a descoberta de Barnard b, estamos bem posicionados para procurar assinaturas de vida, condições semelhantes à Terra e medir a composição química de sua atmosfera.

Se estivermos procurando por vida, existe outra possibilidade intrigante: pode haver planetas de menor massa no interior de Barnard b, cujos sinais ainda não superaram o ruído nos dados de velocidade radial. Quando o Telescópio Espacial James Webb for lançado, ou quando os telescópios da classe de 30 metros entrarem em operação, poderemos obter mais do que apenas imagens e informações sobre Barnard b. Ainda podemos descobrir mundos inteiramente novos nesse sistema estelar. Cada planeta traz consigo uma nova chance de vida. Como sempre, a única maneira de descobrirmos é olhar e ver o que a natureza está esperando que descubramos.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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