Desculpe, fãs da 'Terra 2.0', não existe um exoplaneta parecido com a Terra
Kepler-186f é um dos menores planetas do tamanho da Terra encontrados em torno de uma estrela, com um tamanho apenas 17% maior que a Terra. Mas orbita uma estrela anã vermelha, o que significa que não terá condições idênticas às da Terra. Se isso significa que é mais ou menos favorável do que um planeta com condições superficiais semelhantes à Terra, ainda não foi descoberto. (NASA AMES/JPL-CALTECH/T. PYLE)
O sonho de um planeta “semelhante à Terra” mostra nossa ignorância astrobiológica.
Na última década, nossa compreensão de quais planetas existem em torno de estrelas além da nossa explodiu. O número de exoplanetas conhecidos aumentou de apenas algumas dezenas há apenas 10 anos para mais de 4.000 exoplanetas confirmados, iniciados pelo sucesso espetacular da missão Kepler da NASA. Eles vêm em uma ampla variedade de tamanhos, distâncias orbitais e em torno de todos os tipos de estrelas; podemos finalmente falar sobre o que está por aí com dados, em vez de mera especulação.
Ele trouxe uma série de questões existenciais para o campo da ciência entre profissionais e amadores. Quando encontraremos nosso primeiro planeta habitado além do Sistema Solar? Algum deles é potencialmente habitável por humanos? E quais planetas, em quais sistemas solares, são mais parecidos com a Terra? Mas quanto mais aprendemos, mais um resultado se torna claro: perguntar como um exoplaneta é “semelhante à Terra” é a pergunta errada a ser feita. O Universo é fascinante, variado e diversificado, e o melhor lugar para a vida pode não ser como a Terra da maneira que tradicionalmente imaginamos.
O exoplaneta Kepler-452b (R), em comparação com a Terra (L), um possível candidato à Terra 2.0. Observar mundos semelhantes à Terra é um ponto de partida atraente, mas pode não ser o lugar mais provável para encontrar vida na galáxia ou no Universo em geral. (NASA/AMES/JPL-CALTECH/T. PYLE)
Quando olhamos ao redor do Sistema Solar para os planetas, luas e outros mundos que nos cercam, fica bem claro que a Terra é algo especial. Por alguma razão – provavelmente por uma infinidade de razões – a Terra é o único mundo que conhecemos onde a vida surgiu, sustentou, prosperou, transformou a biosfera e se tornou complexa, inteligente e tecnologicamente avançada. Quando os cientistas dizem que estão procurando por 'Terra 2.0' ou um exoplaneta 'semelhante à Terra', eles estão procurando por condições semelhantes às que tivemos a sorte de experimentar.
Mas há um viés implícito embutido nessa maneira de pensar. Assumimos que as condições que a Terra experimentou (e continua a experimentar) são as que mais conduzem ao resultado que desejamos. Mas à medida que aprendemos mais e mais sobre o Universo, temos todos os motivos para desafiar essa suposição. Aqui estão cinco maneiras pelas quais isso pode se manifestar.
Uma ilustração do satélite TESS da NASA e suas capacidades de imagem de exoplanetas em trânsito. Kepler nos deu mais exoplanetas do que qualquer outra missão, mas o TESS nos empurrou para a marca de 4.000. Agora estamos usando o TESS para identificar candidatos potencialmente habitáveis do tamanho da Terra, adequados para imagens diretas e espectroscopia de trânsito por James Webb e além. (NASA)
1.) Tamanho do planeta . O tamanho da Terra está certo, não é? Se formos muito grandes, nos agarraremos a um enorme envelope de hidrogênio e hélio (como Netuno ou Urano); se formos muito pequenos, não seremos capazes de manter nossa atmosfera muito bem (como Marte ou Mercúrio). Portanto, o tamanho da Terra é o caminho a percorrer, não é?
Apenas, a lua de Saturno, Titã, é menor que Marte, mas mantém uma atmosfera mais espessa do que a Terra. Vênus, menor e menos massivo que a Terra, tem 90 vezes a pressão atmosférica em sua superfície do que nós. E Europa, o grande mundo aquático de uma lua de Júpiter, pode ter as condições perfeitas para a vida subsuperficial e oceânica. Esses exemplos, mesmo restritos ao nosso próprio Sistema Solar, nos lembram que a possibilidade de vida existe em muitos mundos de muitos tamanhos variados, e que ser do tamanho da Terra não é uma propriedade especial.
Os 21 planetas Kepler descobertos nas zonas habitáveis de suas estrelas, não maiores que o dobro do diâmetro da Terra. A maioria desses mundos orbita anãs vermelhas, mais próximas da parte inferior do gráfico, e provavelmente não são semelhantes à Terra no sentido tradicional. No entanto, planetas fora da zona habitável tradicional ainda podem ser habitados. (NASA AMES/N. BATALHA E W. STENZEL)
2.) A ideia de uma 'zona habitável'. Se você tem um planeta do tamanho da Terra com uma atmosfera como a da Terra, qual é a localização certa de sua estrela-mãe para ter a temperatura certa para admitir água líquida em sua superfície? A resposta a essa pergunta, por mais arbitrária que seja, é como chegamos à definição que comumente vemos usada em diagramas para a 'zona habitável'.
Mas o fato é que um planeta a uma distância muito maior de sua estrela pode ter uma atmosfera mais espessa que leva a condições temperadas. Um planeta com um albedo muito mais baixo ou com propriedades específicas de cobertura de nuvens pode estar mais próximo de sua estrela-mãe e ainda ter condições temperadas. Planetas mais quentes poderiam ter vida prosperando em suas atmosferas superiores; planetas mais frios poderiam ter vida prosperando sob uma superfície de gelo. A “zona habitável” é um ponto de partida tendencioso, e a ciência progrediu até o ponto em que essa definição ingênua não é mais útil.
O sistema de classificação de estrelas por cor e magnitude é muito útil. Ao pesquisar nossa região local do Universo, descobrimos que apenas 5% das estrelas são tão massivas (ou mais) do que o nosso Sol. É milhares de vezes mais luminosa que a estrela anã vermelha mais fraca, mas as estrelas O mais massivas são milhões de vezes mais luminosas que o nosso Sol. Cerca de 20% da população total de estrelas por aí se enquadram nas classes F, G ou K. (KIEFF/LUCASVB OF WIKIMEDIA COMMONS / E. SIEGEL)
3.) A necessidade de uma estrela parecida com o Sol . A grande maioria das estrelas do Universo são anãs vermelhas: estrelas de baixa massa que queimam seu combustível de forma estável e lenta, enquanto apenas cerca de 20% de todas as estrelas compartilharão o destino do Sol: queimando por bilhões de anos, tornando-se um gigante vermelha, e terminando sua vida como uma nebulosa planetária. Enquanto algumas estrelas anãs vermelhas (principalmente na extremidade inferior da faixa de massa) brilham, e a maioria dos planetas que orbitam anãs vermelhas serão bloqueados por maré, essas condições não são necessariamente proibitivas para a vida.
Há um risco real de jogar fora o proverbial bebê com a água do banho aqui. Sim, a vida é provavelmente impossível em alguns sistemas de anãs vermelhas, mas até que façamos um censo desses sistemas planetários abundantes e medimos as propriedades desses mundos e – se eles os tiverem – suas atmosferas, não podemos concluir com responsabilidade que a vida não é abundante em muitos deles.
Embora o cenário da Terra Bola de Neve possa ser controverso, são os detalhes que estão em dúvida, não o efeito geral de que, no passado distante, as latitudes tropicais eram amplamente cobertas de gelo. A Glaciação Huroniana pode ter sido a maior extinção em massa da história da Terra, enquanto uma glaciação mais recente, ocorrendo cerca de 600 a 700 milhões de anos atrás, pode ter pavimentado o caminho para a explosão cambriana. A biosfera da Terra desempenha um papel regulador na determinação da temperatura do nosso planeta, mas os biofeedbacks dos exoplanetas são totalmente desconhecidos. (KEVIN GILL/FLICKR)
4.) A vida autorregula sua biosfera? Esta é outra questão-chave para a qual não temos uma resposta suficiente: um planeta que se tornaria inabitável devido a processos físicos e químicos por si só pode realmente ser transformado para permanecer habitável em longas escalas de tempo astronômicas pela presença de vida simples e primitiva?
Sabemos que existem muitos mecanismos de feedback aqui na Terra e que grandes mudanças externas em, digamos, entradas de energia podem se traduzir apenas em pequenas mudanças em nossa biosfera. A presença da vida primitiva em um planeta, quando talvez as condições sejam mais favoráveis para que ela surja, é a chave para desbloquear a estabilidade de longo prazo da vida em um planeta? Se assim for, não seremos capazes de entender fundamentalmente o que torna um planeta potencialmente habitável (muito menos habitado a longo prazo) até que tenhamos uma melhor compreensão dessa questão.
A relação entre onde as estrelas estão localizadas na Via Láctea e sua metalicidade, ou a presença de elementos pesados. Estrelas a cerca de 3.000 anos-luz do disco central da Via Láctea, em uma distância de dezenas de milhares de anos-luz, têm abundância de elementos pesados extremamente semelhantes ao Sistema Solar. Mas é plausível que estrelas com abundância de elementos pesados mais ricos ou mais pobres possam ser ainda mais favoráveis à vida. (COLABORAÇÃO ZELJKO IVEZIC/UNIVERSIDADE DE WASHINGTON/SDSS-II)
5.) Os metais realmente importam? Para a primeira geração de estrelas, havia apenas hidrogênio e hélio para transformá-las. Em nosso Sistema Solar, cerca de 1 a 2% da massa total de tudo nele é feita de elementos mais pesados (como oxigênio, carbono, nitrogênio e outros elementos essenciais para a vida). Estrelas sem elementos pesados suficientes não podem produzir planetas rochosos e as moléculas brutas necessárias para dar origem à vida.
Mas onde a linha é traçada? Poderia um sistema solar com metade dos elementos pesados do nosso produzir um planeta com vida e orgânicos? Poderia um com 10%? Que tal 1%? Que tal, na outra direção, 500%? Sempre que temos um tamanho de amostra de 1, não temos ideia se tivemos sorte ou se somos um exemplo típico das maiores chances de sucesso. Estas são apenas algumas das questões em aberto que nos impedem de ter uma definição útil do que “semelhante à Terra” realmente implica.
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)
O fato desconfortável é que o Universo realmente está jogando um jogo de números conosco. Quando olhamos para o Universo, é verdade: existem cerca de 10 bilhões de planetas do tamanho da Terra apenas em nossa Via Láctea que orbitam estrelas no que tradicionalmente chamamos de zona habitável em torno de estrelas que são semelhantes em massa e temperatura a nosso Sol. Uma fração substancial também tem frações de elementos pesados semelhantes ao nosso próprio Sistema Solar, indicando que esses tipos de exoplanetas – que podemos ser tentados a chamar de candidatos à ‘Terra 2.0’ – realmente são abundantes.
Mas existem muitos, muitos outros tipos de exoplanetas que não atendem a todos esses critérios, muitos dos quais são muito mais abundantes em número do que aqueles que ingenuamente descreveríamos como sendo como nosso próprio planeta. Procurando por um planeta 'semelhante à Terra' pode nos fazer perder muitos ou mesmo a maioria dos planetas da galáxia onde a vida realmente se estabeleceu e prosperou .
A impressão deste artista mostra a estrela TRAPPIST-1, localizada a aproximadamente 40 anos-luz de distância, e seus planetas refletidos em uma superfície. O potencial de água em cada um dos mundos também é representado pela geada, poças de água e vapor ao redor da cena. No entanto, não se sabe se algum desses mundos ainda possui atmosferas, ou se foram levados pela estrela-mãe. Uma coisa é certa, no entanto: não saberemos se eles são habitados ou não, a menos que examinemos suas propriedades em profundidade por nós mesmos, e isso requer observatórios além do que atualmente temos à nossa disposição. (NASA/R. HURT/T. PYLE)
Em vez disso, uma abordagem muito superior é olhar para tudo o que somos capazes de ver e manter a mente aberta sobre o que podemos encontrar. Claro, é fácil argumentar que:
- a vida funciona muito bem aqui na Terra,
- então essas condições devem pelo menos permitir a possibilidade de que mundos com condições semelhantes à Terra também possam ter vida,
- então vamos olhar lá primeiro, na infância de nossa busca por vida em exoplanetas.
É exatamente esse tipo de pensamento que garantiria resultados tendenciosos em qualquer pesquisa que realizássemos. Se decidirmos, antes mesmo de olharmos, que a vida não pode existir em torno de anãs vermelhas, que exoplanetas ou exoluas de tamanho ou órbita errados nunca poderiam abrigar vida, ou que estrelas com escassez de elementos pesados não poderiam ter planetas que sustentam a vida, corremos o risco de não apenas perder muitos exemplos de vida no Universo, mas a esmagadora maioria dos planetas habitados.
Embora mais de 4.000 exoplanetas confirmados sejam conhecidos, com mais da metade deles descobertos pelo Kepler, encontrar um mundo semelhante a Mercúrio em torno de uma estrela como o nosso Sol está muito além das capacidades de nossa tecnologia atual de localização de planetas. Conforme visto pelo Kepler, Mercúrio parece ter 1/285 do tamanho do Sol, tornando-o ainda mais difícil do que o tamanho 1/194 que vemos do ponto de vista da Terra. (NASA/AMES RESEARCH CENTER/JESSIE DOTSON E WENDY STENZEL; MUNDOS SEM TERRA POR E. SIEGEL)
O fato é que quase 80% das estrelas da galáxia são essas estrelas anãs vermelhas de baixa massa. É muito provável que existam mais mundos do tamanho de Marte ou Mercúrio do que mundos do tamanho da Terra. Há provavelmente uma miríade de condições atmosféricas que podem admitir vida em uma variedade de distâncias orbitais. Pode até haver mais exoluas de tamanho grande – particularmente em torno de exoplanetas massivos e ricos em gás – do que exoplanetas de tamanho terrestre.
É tão tentador supor que, se temos um exemplo de sucesso (Terra), devemos procurar exemplos que emulem o sucesso conhecido. Mas essa não é a abordagem científica adequada; a abordagem adequada é procurar o maior número possível de mundos plausíveis que incluam, mas não se limitem a, planetas com as mesmas condições que a Terra possui. É eminentemente possível que a maioria dos planetas com condições semelhantes às da Terra não sejam favoráveis à vida, enquanto muitos planetas com condições diferentes das nossas podem até ser mais bem-sucedidos para a vida. Até que as medições revelem a resposta, seria prematuro pensar que “semelhante à Terra” tem algum significado científico além de nossos próprios preconceitos assumidos.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium com um atraso de 7 dias. Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
Compartilhar:
