Retrocesso quinta-feira: o gêmeo da Terra está lá fora?
Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/T. Pilha.
Antes de divulgar o próximo exoplaneta como o mais parecido com a Terra de todos os tempos, pergunte se isso é verdade e se isso é uma coisa boa.
Você pode passar muito tempo se perguntando qual dos gêmeos idênticos é o mais parecido. – Robert Brault
Esta manhã, ondas foram feitas quando a missão Kepler da NASA anunciou o existência e propriedades de um novo exoplaneta: Kepler-452b . Este planeta foi apontado como o planeta mais parecido com a Terra por muitos, por uma infinidade de razões interessantes.
Crédito da imagem: NASA/JPL-CalTech/R. Ferido.
- Ela orbita uma estrela muito parecida com a nossa em temperatura, massa e tamanho: uma estrela G2, com quase o mesmo brilho e o mesmo tempo de vida geral.
- Ele orbita quase à mesma distância e com um período quase idêntico ao do nosso planeta ao redor do Sol: 385 dias em vez de 365.
Há também algumas pequenas diferenças:
- A estrela que orbita é mais evoluiu que o nosso Sol: é 1,5 bilhão de anos mais velho e, portanto, é um pouco (20%) mais brilhante e um pouco (10%) mais quente.
- O próprio planeta é um pouco maior que a nossa Terra, com um raio cerca de 60% maior.
Quando você olha para o nosso próprio Sistema Solar, este último ponto pode não parecer grande coisa.
Crédito da imagem: 1995–2009 por Calvin J. Hamilton, via http://solarviews.com/eng/solarsys.htm .
A diferença entre a Terra e Vênus é pequena: menos de 10% em termos de raio. Mas para intensificar, a diferença entre a Terra e Urano/Netuno é imenso : esses mundos são alguns quatro vezes o raio da Terra!
Portanto, 60% maior pode não parecer muito. Mas este mundo ainda está entre o maior mundo rochoso semelhante à Terra e o menor mundo gasoso e gigante. Se quisermos saber se isso é realmente um grande negócio - se quisermos saber se este mundo é verdadeiramente Semelhante à Terra ou não – devemos primeiro explorar o que significa ser gêmeo da Terra e perguntar se tal objeto deveria estar lá fora em nossa galáxia.
Crédito da imagem: NASA Ames / JPL-Caltech.
Os últimos resultados do Kepler indicam que existem no mínimo cerca de 17 bilhões de planetas do tamanho da Terra apenas no disco da Via Láctea: cerca de pelo menos alguns por cento de estrelas com pelo menos um mundo do tamanho da Terra. Mas é preciso muito mais do que simplesmente ter o tamanho da Terra para fazer uma verdadeira gêmeo da Terra! Sim, demos alguns passos incríveis nos últimos anos, mas não vamos perder de vista o objetivo final aqui: encontrar outro planeta que abrigue algum tipo de vida avançada .
É por isso que estamos procurando o gêmeo da Terra por aí: porque queremos encontrar um mundo que tenha biologia como a nossa. Porque queremos saber a única coisa que buscamos em nossos corações desde o momento em que percebemos exatamente o que somos: saber que não estamos sozinhos .
Crédito da imagem: Museu do Homem e da Natureza em Munique / usuário do Wikimedia Commons Ghedoghedo.
Cientificamente, isso significa encontrar vida baseada em produtos químicos semelhante ao que conhecemos na Terra. Mesmo se fosse semelhante à vida na Terra como era há 500 milhões de anos, seria incrivelmente interessante! Existem muitos de outros possibilidades de vida do que o tipo baseado em produtos químicos que desenvolvemos e nos acostumamos aqui na Terra, e de fato esse tipo pode realmente ser mais comum no Universo do que a vida que conhecemos.
Mas mesmo deixando tudo isso de lado, encontrar outra Terra lá fora – um planeta como o nosso em torno de uma estrela como a nossa – pode não ser a melhor aposta para encontrar vida como a nossa lá fora.
Crédito da imagem: a classificação espectral Morgan-Keenan / usuário do Wikimedia Commons LucasVB.
Nosso Sol é uma estrela da classe G de 4,6 bilhões de anos. Embora você possa olhar para o diagrama acima e pensar que isso nos torna uma estrela comum, o fato é que nossa estrela é mais massiva do que 95% de todas as estrelas lá fora! As anãs M, os carinhas vermelhos até o fim, são de longe o tipo de estrela mais comum no Universo, com três em cada quatro estrelas sendo estrelas M. Além disso, nossos oceanos ferverão depois de mais um bilhão de anos, mas as estrelas M queimam a uma temperatura estável por até dezenas de trilhões de anos!
Crédito da imagem: ESO / M. Kornmesser.
Kepler encontrou muitos planetas parecidos com a Terra ao redor dessas estrelas M em termos de estarem nos lugares certos para água líquida em sua superfície e serem da massa e tamanho certos para serem mais parecidos com a Terra do que qualquer outra coisa. Embora as estrelas M possam experimentar erupções com mais frequência e seus planetas precisem estar mais próximos de suas zonas habitáveis (tornando o bloqueio de maré uma possibilidade maior e as erupções mais perigosas), elas também oferecem ambientes mais estáveis para seus planetas, com menos radiação UV e com mais proteção contra a violência aleatória do espaço interplantar/interestelar.
Crédito da imagem: Expedition 13 / ISS / NASA / United States Government Works.
Mas essa é uma digressão que pode nos levar muito longe; se estamos procurando a Terra gêmeo , ou um planeta muito parecido com o nosso em torno de uma estrela muito parecida com a nossa, vamos pensar no que vamos precisar. E vamos fazer uma estimativa, enquanto passamos por esses pensamentos, de quantos gêmeos da Terra deveriam estar lá.
Primeiro, precisaremos de uma estrela como o Sol. Isso significa uma estrela da mesma temperatura e classe espectral, mas também de aproximadamente a mesma idade.
Crédito da imagem: Recuperado de Margaret Murray Hanson na Universidade de Cincinnati.
Leva tempo para a vida se desenvolver e evoluir para algo interessante, e isso significa que precisamos de um sistema estelar com pelo menos muitos bilhões de anos. Mas também não podemos esperar também longo, porque à medida que as estrelas envelhecem, a região do núcleo que funde hidrogênio em hélio cresce, o que significa que a produção de energia (e brilho e, portanto, temperatura) aumenta . Eventualmente, os planetas (como a Terra) que já foram habitáveis ficarão muito quentes, fervendo permanentemente a água da superfície e acabando com a vida como a conhecemos.
Crédito da imagem: artista Ron Miller de http://www.black-cat-studios.com/ .
Então, digamos que temos uma janela de 1 a 2 bilhões de anos, ou cerca de 10% da vida da estrela. Existem cerca de 200 a 400 bilhões de estrelas em nossa galáxia, e cerca de 7,6% delas são estrelas da classe G, ou do mesmo tipo que o nosso Sol. Mesmo que nosso Sol seja classificado com mais precisão como uma estrela G2V, isso ainda significa que cerca de 10% de todas as estrelas da classe G são do mesmo tipo que nosso Sol.
Crédito da imagem: Solar Dynamics Observatory da NASA.
Estimando no topo, isso deve dizer que existem 400 bilhões de estrelas, 7,6% das quais são da classe G, cerca de 10% delas são da mesma subclasse do nosso Sol e cerca de 10% delas são as corretas idade para ter uma vida interessante, ou cerca de 300 milhões de estrelas candidatas.
Nós vamos, pode ser . Você vê, nós precisamos de algo mais do que isso.
Crédito da imagem: Nigel Sharp, NOAO / National Solar Observatory at Kitt Peak / AURA / NSF.
Este é o espectro do Sol. Ou, em outras palavras, essas linhas que você vê são representativas de todos os diferentes átomos – e suas proporções – que vêm da tabela de elementos do período. Eles são abundantes em nosso Sol e vêm em proporções muito específicas.
A quantidade de tudo o que não é hidrogênio ou hélio para todo o material fusível no Sol é o que os astrônomos chamam metalicidade . Se queremos um mundo semelhante à Terra, precisamos de uma estrela com uma metalicidade semelhante à do Sol.
Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Rursus, baseado no trabalho de Gunnar Larsson-Leander.
Isso não é tão ruim; até 25% das estrelas que se formaram na mesma época que o nosso Sol eram estrelas de População Intermediária I (como nós), e muitas delas (talvez cerca de 15% delas) têm a mesma metalicidade do nosso Sol , mostrado em verde, abaixo.
Crédito da imagem: Zeljko Ivezic/Universidade de Washington/ Colaboração SDSS-II.
Isso significa que existem cerca de 11 milhões de estrelas em nossa galáxia que têm o mesmo tipo de estrela doméstica que temos, com a mesma abundância de elementos pesados, que se formaram no momento certo em que se formaram. poderia têm vida complexa em seus mundos da mesma forma que a Terra. (E isso nem leva em conta que muitos dos mundos com mais ou menos metais podem ser mais propensos do que a Terra a ter vida. Como eu disse, só porque aconteceu em nossas condições não não significa que nossas condições são as mais favoráveis para que a vida complexa tenha acontecido!)
Então, desses 11 milhões de gêmeos solares, quantos deles têm gêmeos da Terra em suas zonas habitáveis?
Nós vamos…
Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle.
Precisamos formar um planeta rochoso do tamanho certo com as abundâncias elementares certas, a quantidade certa de água e no local certo para ser considerado um planeta. gêmeo da Terra.
Esses problemas estão todos inter-relacionados. Você pensaria que se a estrela central tiver as abundâncias elementares corretas, então os planetas que ela formou deveriam ter a mesma relação densidade-raio que o nosso Sistema Solar.
Crédito da imagem: Dimitar D. Sasselov, Nature 451, 29–31 (2008).
E aqui reside o problema. Nós não ter quaisquer mundos maiores que a Terra no Sistema Solar interior, e isso se deve a os detalhes de como nosso Sistema Solar se formou . O novo e cobiçado gêmeo que estamos divulgando? Tem 160% do raio da Terra… mas cinco vezes a massa da Terra .
É rochoso? Certamente… mas provavelmente tem uma superfície rochosa sob um envelope de gás hidrogênio e hélio, algo que quase definitivamente tem, diferente Terra. Pelo menos, isso é provavelmente verdade, com base no que entendemos atualmente sobre exoplanetas até agora.
Quando você é mais de cerca de 20% maior em raio do que a Terra, é muito provável que você tenha um envelope dos gases mais leves do Universo – hidrogênio e hélio – retido pela gravidade do seu planeta, até se você estiver no Sistema Solar interno. Uma das coisas que aprendemos com Kepler é que gigantes gasosos e super-Terras são comuns nas partes internas dos sistemas estelares ao redor. de outros estrelas; nós somos a anomalia.
Isso não significa que o Kepler-452b não tenha uma superfície rochosa, não tenha pequeno Envoltório de hidrogênio e hélio ao seu redor, poder não tem nenhum envelope, e mesmo se um estiver presente, isso pode não impedir a água líquida ou a vida em sua superfície.
Crédito da imagem: (c) Lynette Cook. (Sim, isso é arte!)
Mas também é possível que isso esteja muito mais próximo de um mundo semelhante a Netuno do que de um mundo semelhante à Terra. Pode ser apenas 60% maior do que nós, mas é cinco vezes maior , o que significa que tem muita gravidade para segurar um envelope. E enquanto ainda há muita coisa incerta, é literalmente insano considerá-lo um gêmeo da Terra.
Crédito da imagem: Leslie A. Rogers, (2015) via http://arxiv.org/pdf/1407.4457v2.pdf .
Existem, realisticamente, quando executamos todas as estimativas, provavelmente entre quarenta mil e talvez cem mil planetas reais semelhantes à Terra em órbitas semelhantes à Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol. Esta é uma estrela semelhante ao Sol com uma órbita semelhante à da Terra, mas o planeta não é semelhante à Terra; é como uma super-Terra (ou mini-Netuno).
Crédito da imagem: Angie Wolfgang, Leslie A. Rogers e Eric B. Ford (2015), via http://arxiv.org/pdf/1504.07557v1.pdf .
Além disso, se o objetivo real de procurar esses planetas é encontrar mundos capazes de abrigar vida semelhante à da Terra, é melhor olharmos para os mundos menores do tamanho da Terra em torno de estrelas da classe M: nas zonas habitáveis de suas estrelas. A melhor aposta para isso não é procurar órbitas semelhantes à Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol, mas planetas semelhantes à Terra nas órbitas certas em torno de suas estrelas. Assim chegaremos lá.
Crédito da imagem: PHL @ UPR Arecibo, via http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog .
A chave em tudo isso – e o ponto que você deve levar em consideração – é que encontrar um gêmeo da Terra não é o santo graal que se diz ser. É que se queremos encontrar o que mais desejamos, encontrar um mundo que tenha os mesmos segredos que o nosso, a chave não é procurar um idêntico gêmeo, ou pelo menos não nos limitarmos a procurar gêmeos idênticos. Em vez disso, é procurar o conjunto completo das condições certas e perceber que, embora ocorram em gêmeos idênticos, esse não é o lugar mais comum para encontrá-los.
Nossos primos anões distantes - aqueles nada como a Terra – pode conter as chaves para nossos sonhos mais caros no final.
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