Não existe uma 'Super-Terra habitável'

Uma ilustração do conjunto completo de planetas descobertos por Kepler. (Crédito da imagem: NASA / W. Stenzel)



A Terra é praticamente o limite de quão grande você pode ficar e ainda ser rochoso. Qualquer coisa muito maior, e você é um gigante gasoso.


Quão vastos devem ser esses Orbes, e quão insignificante esta Terra, o Teatro sobre o qual todos os nossos poderosos Desígnios, todas as nossas Navegações e todas as nossas Guerras são realizadas, é quando comparado a eles. – Christiaan Huygens



Por muito tempo, pensamos que nosso Sistema Solar era o modelo para os planetas que encontraríamos no Universo. Os mundos rochosos internos dominam a parte mais quente do Sistema Solar, com planetas grandes e gasosos orbitando muito mais longe. O maior planeta rochoso era a Terra; o menor gigante gasoso era Urano; a diferença de massa entre os dois era um fator de 17, com Urano tendo quatro vezes o raio da Terra. Portanto, foi uma grande surpresa quando as descobertas de exoplanetas começaram a acontecer. Não apenas planetas de vários tamanhos e massas podem aparecer em qualquer lugar na órbita de um sistema solar, mas de todas as combinações de massa e tamanho que existem, o tipo mais comum de planeta é uma que não temos: uma Super-Terra.



O mundo de tamanho mais comum na galáxia é uma super-Terra, entre 2 e 10 massas terrestres, como Kepler 452b, certo. Onde está o nosso? (Crédito da imagem: NASA/Ames/JPL-Caltech/T. Pyle)

Categorizados como tendo entre duas e 10 vezes a massa da Terra (e com um raio adequadamente dimensionado), as Super-Terras superam qualquer outra classe de planetas, incluindo os mundos semelhantes a Netuno, os mundos semelhantes a Júpiter, os mundos semelhantes à Terra. (e menor) e qualquer outra coisa que pudemos detectar. Um grande número de possibilidades abundava nessa descoberta, mas ainda mais perguntas se seguiram. Tal como:



  1. Esses mundos são mais parecidos com a Terra, com superfícies rochosas e atmosferas finas, ou são mais como Urano, com espessas camadas de gás?
  2. Eles se apegam a grandes quantidades de hidrogênio e hélio, ou esses elementos são leves o suficiente para escapar da atração gravitacional de seu planeta?
  3. E eles são potencialmente habitáveis ​​para a vida como a nossa, ou as condições são completamente inóspitas?

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. (Crédito da imagem: NASA Ames / W. Stenzel)



Relatórios recentes gostaria que você acreditasse que a resposta para essa última pergunta é sim, e que esses mundos podem ser o lar das realizações de nossos sonhos extraterrestres. Mas um olhar frio e duro para os fatos científicos – e para a física por trás da ciência planetária – acaba com isso em termos inequívocos. De fato, a ciência mais atualizada nos diz que a própria ideia de que existe uma Super-Terra é uma falha nossa.

A suposição de que mundos um pouco maiores/mais massivos do que a Terra seriam rochosos pode ser errônea e pode nos levar a eliminar uma grande fração do que era anteriormente classificado como mundos potencialmente habitáveis. (Crédito da imagem: PHL na Universidade de Puerto Rico Arecibo (phl.upr.edu))



Os planetas que estamos procurando, ostensivamente, são os mais parecidos com a Terra: com composições, atmosferas, massas, temperaturas e outras condições semelhantes ao nosso mundo. Mas até encontrarmos vida em outro mundo – ou aprendermos muito mais sobre esses planetas que estamos apenas começando a descobrir – não podemos ter certeza de quais condições são obrigatórias para a vida inteligente e quais são mera casualidade. Quando classificamos os mundos como semelhantes à Terra, olhamos para seu raio e quanta energia eles recebem de sua estrela.

Embora muitos dos candidatos semelhantes à Terra do Kepler estejam próximos da Terra em tamanho físico, eles podem ser mais parecidos com Netuno do que com a Terra se tiverem um envelope H/He espesso ao seu redor. (Crédito da imagem: NASA Ames / N. Batalha e W. Stenzel)



No passado, costumávamos dizer que, se esses mundos são aproximadamente do tamanho da Terra e recebem aproximadamente tanta energia por metro quadrado quanto a Terra, provavelmente são mundos semelhantes à Terra. Mas esta foi uma suposição que fizemos anterior a ter dados suficientes para tirar uma conclusão. Enquanto a missão Kepler da NASA nos trouxe muitas informações sobre o raio de um planeta e os parâmetros orbitais, é impossível dizer se um mundo é gasoso como Urano (ou Netuno) ou rochoso como a Terra sem também medir sua massa. Mas graças a observações de acompanhamento de sua atração sobre sua estrela-mãe, obtivemos a massa de centenas desses mundos. E a conclusão que eles apontam é condenatória.



O esquema de classificação dos planetas como rochosos, semelhantes a Netuno, semelhantes a Júpiter ou semelhantes a estrelas. (Crédito da imagem: Chen e Kipping, 2016, via https://arxiv.org/pdf/1603.08614v2.pdf )

O que eles descobrem é que a transição do mundo rochoso para o mundo gasoso ocorre com apenas o dobro da massa da Terra . Se você tiver mais que o dobro da massa da Terra e receber a mesma quantidade de energia de sua estrela, poderá manter um envelope de gás de hidrogênio e hélio substancial, criando uma pressão atmosférica de centenas ou até milhares de vezes maior do que o que temos na superfície da Terra. A esperança de que os mundos da Super-Terra sejam semelhantes à Terra está quebrada, e podemos colocar com segurança Super-Terras, Mini-Netunos e mundos semelhantes a Netuno na mesma categoria geral.



Embora uma inspeção visual mostre uma grande lacuna entre mundos do tamanho da Terra e do tamanho de Netuno, a realidade é que você só pode ser cerca de 25% maior que a Terra e ainda ser rochoso. Qualquer coisa maior, e você é mais um gigante gasoso. (Crédito da imagem: Instituto Lunar e Planetário)

Podemos, no entanto, ter mundos rochosos que são substancialmente maiores que a Terra. É até justo chamá-los de Super-Terras rochosas, se você quiser, mas é ainda mais certo que eles sejam inóspitos. Veja, se você tivesse um mundo semelhante a Netuno que estivesse muito próximo de sua estrela-mãe, a radiação intensa ferveria não apenas o hidrogênio e o hélio, mas a maioria (ou mesmo toda) a atmosfera do mundo inteiramente. Você ficaria com um mundo denso e rochoso como Mercúrio, exceto um que era maior e mais massivo que a Terra. De fato, se você colocar Júpiter muito perto do Sol, todo o seu envelope de gás ferverá, deixando para trás uma Super-Terra rochosa.



Um corte do interior de Júpiter. Se todas as camadas atmosféricas fossem removidas, o núcleo pareceria ser uma Super-Terra rochosa. (Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Kelvinsong)

Não importa como você o corte, no entanto, esses mundos da Super-Terra estão destinados a não ser nada parecidos com a Terra. Se você estiver longe o suficiente do seu Sol para ter temperaturas semelhantes às da Terra, será enterrado sob uma espessa camada de atmosfera. Se você estiver perto o suficiente para ferver a atmosfera densa, terá que estar perto o suficiente para assar seu mundo.

A ilustração de um artista de um mundo quente de Júpiter. Se você estiver quente o suficiente para ferver a atmosfera, pode acabar com uma Super-Terra rochosa, mas as temperaturas serão tão altas que você vai assar seu planeta. (Crédito da imagem: ATG medialab, ESA)

O planeta de massa mais comum do Universo pode não estar representado em nosso Sistema Solar, mas é importante lembrar que mesmo chamar um mundo de Super-Terra é uma evidência de nosso viés. Como os cientistas Jingjing Chen e David Kipping nos lembram:

O grande número de 2-10 planetas [de massa da Terra] descobertos é frequentemente citado como evidência de que as Super-Terras são muito comuns e, portanto, a composição do Sistema Solar é incomum… massas], o Sistema Solar não é mais incomum. De fato, por nossa definição, três dos oito planetas do Sistema Solar são mundos netunianos, que são o tipo mais comum de planeta em torno de outras estrelas semelhantes ao Sol.

Mas se você insistir em chamar esses mundos de Super-Terras, a conclusão é inevitável: seja gasosa ou rochosa, uma Super-Terra não é lugar para um humano.

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