30/09/2010 - Uma equipe de caçadores de planetas liderada pelos astrônomos da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e da Instituição Carnegie de Washington anunciou a descoberta de uma Super-Terra com três vezes a massa da Terra. O exoplaneta, chamado de Gliese 581 g, orbita uma estrela anã vermelha a uma distância que o coloca diretamente no meio da “zona habitável” do sistema, a região ótima que permite ao exoplaneta sustentar água líquida na sua superfície. Se confirmado, este mundo pode ser considerado como o exoplaneta mais parecido com a Terra já descoberto e o primeiro forte caso de uma exoplaneta potencialmente habitável.
Este diagrama mostra as distâncias dos planetas em nosso Sistema Solar (linha superior) e as distâncias no sistema Gliese 581 (linha inferior), a partir de suas respectivas estrelas (à esquerda). A zona de habitação está indicada pela área azul. O novo exoplaneta Gliese 581 g reside justamente entre Gliese 581 c e Gliese 581 d e tal equivale a posição da Terra em relação ao Sol em termos de habitabilidade. Da mesma forma Gliese 581 c está em posição equivalente a de Vênis e Gliese 581 d está em distância equivalente a de Marte. Crédito: ESO
O que é ‘Habitabilidade’?
Para os astrônomos, um exoplaneta “potencialmente habitável” é aquele que pode sustentar a vida, mas não necessariamente um mundo em que os humanos considerariam um lugar agradável para viver. A habitabilidade depende de muitos fatores, mas a presença da água líquida na superfície e a existência de uma atmosfera consistente estão entre os mais importantes.
“Nossa descoberta sugere um caso muito convincente para um planeta potencialmente habitável”, disse Steven Vogt, professor de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz. “O fato de que fomos capazes de detectar esse planeta tão rapidamente e tão perto (20,3 anos-luz) nos diz que exoplanetas como este devem ser comuns.”
Estas conclusões foram baseadas em uma longa campanha com 11 anos de observações através do observatório WM Keck, no Havaí. “Técnicas avançadas combinadas com os tradicionais telescópios terrestres continuam a liderar a revolução da busca por exoplanetas”, disse Paul Butler, da Carnegie Institution. “Nossa capacidade de encontrar mundos potencialmente habitáveis agora está limitada pela disponibilidade de tempo de telescópio.”
Vogt e Butler lideram a pesquisa de exoplanetas chamada Lick-Carnegie Exoplanet Survey. Os resultados da equipe estão relatados em um artigo a ser publicado no Astrophysical Journal e disponível online em arXiv.org. Os co-autores são: o associado de pesquisa do cientista Eugenio Rivera UC Santa Cruz; o associado Nader Haghighipour, astrônomo da Universidade do Havaí, Manoa e os pesquisadores Gregory Henry e Michael Williamson do Tennessee State University.
As órbitas dos planetas no sistema Gliese 581 são neste diagrama comparadas com as dos planetas do nosso Sistema Solar. A estrela Gliese 581 tem cerca de 30% da massa do nosso Sol e o exoplaneta mais externo é mais próximo de sua estrela do que a Terra é do Sol. O quarto exoplaneta, Gliese 581 g, é um exoplaneta em posição orbital favorável a sustentar a vida. Crédito: Zina Deretsky, National Science Foundation
O artigo relata a descoberta de dois novos exoplanetas em torno da estrela anã vermelha Gliese 581 (Gliese 581 f e Gliese 581 g). Isto eleva para 6 o número total de planetas conhecidos ao redor desta estrela, tornando este sistema o mais rico em planetas depois do nosso Sistema Solar. Como observamos aqui no Sistema Solar, os planetas ao redor de Gliese 581 também têm órbitas quase circulares.
A super Terra Gliese 581 g
Contudo, o mais interessante dos dois novos exoplanetas é Gliese 581 g, com uma massa de três a quatro vezes a da Terra e um período orbital de menos de 37 dias. Sua massa indica que ele é provavelmente um planeta rochoso, com uma superfície definida e com gravidade suficiente para manter uma atmosfera consistente, segundo Vogt.
O sistema Gliese 581, localizado a 20 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Libra, tem uma história notável de créditos em relação a exoplanetas habitáveis. Dois exoplanetas detectados anteriormente neste sistema residem justamente nas bordas da sua zona habitável, um no lado quente (Gliese 581 c) e um no lado frio (Gliese 581 d).
E Gliese 581 d ?
Enquanto alguns astrônomos sustentam que Gliese 581 d possa também ser habitável se ele possuir uma atmosfera densa, com um forte efeito estufa para aquecê-lo, há outros que permanecem céticos. O exoplaneta recém-descoberto (Gliese 581 g), no entanto, fica bem meio da Zona Habitável, também chamada de “Goldilocks Zone”, ou seja, a “Zona de Cachinhos Dourados”, por causa da história “Cachinhos dourados e os três ursos”. O Princípio de Cachinhos Dourados (The Goldilocks Principle) descreve uma situação em que “somente uma é correta”, de forma semelhante ao retratado no conto. O conceito prevalece não só na literatura, mas também na astronomia e na economia. Um “planeta Goldilocks” não é demasiado perto nem demasiado longe de uma estrela para excluir a vida, enquanto uma “economia Goldilocks” descreve um cenário em que sustentar o crescimento moderado e inflação baixa é visto como um mercado que permite que uma política monetária amigável.
“Tínhamos exoplanetas em ambos os lados da zona habitável, um muito quente e um bem frio, e agora temos um no meio, que é o certo”, afirmou Vogt.
Entre a noite eterna e o dia permanente
A pequena distância em relação a sua estrela implica que o exoplaneta está “amarrado” pela gravidade a sua estrela, o que significa que um lado está sempre voltado para Gliese 581, banhado com a luz do dia perpétua, enquanto o lado voltado para o lado contrário e permanece em eterna escuridão. Um dos efeitos da rotação sincrônica é estabilizar os climas da superfície do planeta, de acordo com Vogt. A zona mais habitável na superfície do planeta deve ser a linha entre a sombra e a luz (que os astrônomos chamam de “Terminator”, em inglês), onde as temperaturas de superfície diminuem na direção do lado escuro e aumentam na direção do lado eternamente banhado pela luz da estela Gliese 581.
“Qualquer forma de vida emergente teria uma grande variedade de climas estáveis para se estabelecer e evoluir em volta, dependendo da longitude”, disse Vogt.
Os pesquisadores estimam que a temperatura média da superfície do planeta se situa entre -31 e -12 graus Celsius na zona chamada de “Terminator”. Por outro lado as temperaturas verdadeiras poderão variar do extremamente quente no lado voltado para a estrela até o muito frio no lado de noite permanente.
Gravidade agradável em uma super Terra
Se Gliese 581 g possuir uma composição rochosa semelhante à da Terra, seu diâmetro pode ser estimado entre cerca de 1,2 a 1,4 vezes o da Terra. A gravidade na superfície seria praticamente a mesma ou ligeiramente maior que a da Terra, de modo que um astronauta (com roupas bem leves, é claro) poderia caminhar sem maiores problemas ereto sobre o planeta, disse Vogt.
11 anos de trabalho!
As novas descobertas são baseadas em 11 anos de observações da anã vermelha Gliese 581 utilizando o espectrômetro de HIRES (concebido por Vogt) no telescópio Keck I, do Observatório WM Keck, no Havaí. O espectrômetro fornece medições precisas de velocidade radial de uma estrela (o seu movimento ao longo da linha de visão da Terra), que pode revelar a presença de exoplanetas. O puxão gravitacional de um exoplaneta em órbita provoca mudanças periódicas na velocidade radial da estrela-mãe. Vários exoplanetas induzem oscilações muito complexas no movimento da estrela e os astrônomos usam sofisticadas análises para detectá-los e determinar suas órbitas e massas.
“Foi extremamente difícil conseguir detectar um exoplaneta como este”, disse Vogt. “Cada vez que nós medimos a velocidade radial, nós gastamos uma noite operando o telescópio e para detectar este exoplaneta foram executadas mais de 200 observações com uma precisão de cerca de 1,6 metros por segundo.”
Para chegar a este número as medições de velocidade radial (238 no total), a equipe de Vogt combinou suas observações no dispositivo HIRES com os dados publicados a partir de outro grupo liderado pelo Observatório de Genebra (HARPS, o projeto High Accuracy Radial velocity Planetary Search).
Além das observações de velocidade radial, os co-autores Henry e Williamson fizeram medições precisas noturnas do brilho das estrelas com um dos telescópios robóticos da Tennessee State University. “As nossas medições de brilho verificaram que as variações de velocidade radial são causados por este novo exoplaneta em órbita e não por qualquer processo dentro da própria estrela”, disse Henry.
Os pesquisadores analisaram também as implicações desta descoberta em relação ao número de estrelas que são susceptíveis de ter, pelo menos, um potencial exoplaneta habitável. Dado o número relativamente pequeno de estrelas que foram cuidadosamente monitoradas pelos caçadores de exoplanetas, esta descoberta veio surpreendentemente cedo.
Vogt falou que “Se estes exoplanetas são raros, não deveria ter sido encontrado de uma forma tão rápida e tão perto de nós”. Vogt está otimista e sustentou que “O número de sistemas com planetas potencialmente habitáveis, provavelmente da ordem de 10% ou 20%, e quando você multiplicar isso por centenas de bilhões de estrelas na Via Láctea, que é um número grande. Pode haver dezenas de bilhões de estes sistemas em nossa galáxia”. Será mesmo? Muito breve saberemos…
Podem as Super Terras serem superiores para hospedar a vida?
O exoplaneta Gliese 667 Cb recém descoberto orbita a estrela Gliese 667 C a qual pertence a um sistema triplo de estrelas. Este exoplaneta com 6 vezes a massa da Terra circula em volta de sua estrela hospedeira de baixa massa (anã vermelha) a uma distância de apenas 5% da distância Terra x Sol. A estrela mãe é companheira de duas outras estrelas anãs vermelhas, que podem ser vistas nesta concepção artística, acima e à esquerda. Crédito: ESO
Os astrônomos já descobriram centenas de exoplanetas similares ao planeta Júpiter em nossa galáxia. Entretanto, alguns exoplanetas que foram encontrados orbitando estrelas distantes têm tamanhos mais próximos ao da Terra. Isto dá esperanças aos astrobiólogos os quais julgam que estamos mais próximos de encontrar vida em planetas rochosos com água líquida.
Os planetas rochosos encontrados até agora são efetivamente mais massivos que o nosso. Dimitar Sasselov, professor de astronomia na Universidade de Harvard, ressalta que os cientistas cunharam o termo “Super-Terra” para refletir sua massa maior que a da Terra, e não para indicar quaisquer qualidades superiores.
Mas Sasselov em nova tese recentemente apresentada alega que estas Super Terras, que variam de 2 a 10 massas terrestres, poderiam ser superiores a nossa Terra quando pensamos em sua capacidade potencial para suportar a vida.
Estima-se que mais de 99% de todas as espécies de seres vivos que já viveram em nosso planeta estão extintas. A Terra, ao que parece, é um árduo lugar para chamarmos de ‘lar’. Nosso planeta já passou por Eras Glaciais e eras de aquecimento global. A Terra já foi bombardeada inúmeras vezes por cometas e asteróides. Impactos cósmicos violentos ocasionaram, por exemplo, diversas extinções em massa de espécies como a do evento K/T que teve um enorme impacto na biodiversidade da Terra e vitimou boa parte dos seres vivos da época, incluindo os dinossauros e outros répteis gigantes, há 65,5 milhões de anos. A quantidade de oxigênio presente na atmosfera já oscilou drasticamente ao longo da história do nosso planeta. Nosso planeta está sempre sofrendo mudanças sensíveis e contínuas, Assim, a vida aqui presente tem que forçosamente se adaptar aos novos ambientes ou desaparecer para sempre.
Vivemos em solo firme?
O movimento tectônico de placas é outro bom exemplo da natureza incansável e mutante da nossa Terra. Continentes se chocam, formando montanhas, apenas para depois serem rasgados. Ilhas (como vemos na Islândia e no Havaí) crescem geradas por vulcões e elementos químicos são liberados das rochas quando elas se fundem sob a crosta terrestre.
Enquanto toda esta atividade geológica nos faz literalmente ficar de pé em um solo que trepida, os cientistas julgam que a atividade tectônica é uma das características fundamentais em nosso planeta que permitem a existência da vida. Sem a tectônica de placas o carbono necessário a vida permaneceria aprisionado nas rochas.
Efeito estufa é necessário
Um dos medos atuais é que a presença massiva de dióxido de carbono (CO²) em nossa atmosfera levaria ao aquecimento global. Por outro lado, devemos considerar que a ausência de uma quantidade mínima dos gases que propiciam o efeito estufa na atmosfera levaria a Terra a tornar-se um local congelado e as plantas e algas que prescindem do CO² para realizar a fotossíntese (e produzir o oxigênio) pereceriam. A extinção destes organismos produtores de oxigênio (O²) levaria também a morte por asfixia dos organismos que respiram o O².
De acordo com Sasselov é a quantidade de massa terrestre que mantém a tectônica de placas em ação. Quanto mais massivo o planeta, mas quente é o seu interior. As placas tectônicas deslizam sobre uma camada de rocha derretida chamada de manto terrestre, sob a crosta de nosso planeta. As correntes de convecção dentro do manto empurram as placas tectônicas para frente. Em planetas menores, como Marte, o interior não é quente o suficiente para suportar o movimento tectônico.
A tectônica de placas é acelerada nas Super Terras
As Super Terras, com interiores maiores e mais aquecidos, teriam uma crosta planetária mais fina e submetida a um maior estresse. Isso provavelmente resultaria em movimentos tectônicos mais velozes, assim como a presença de mais sismos, vulcanismos e outros fenômenos geológicos. De fato, Sasselov alega que a atividade das placas tectônicas em Super Terras pode ser tão rápida que novas montanhas e oceanos não teriam muito tempo para se desenvolver antes da ocorrência de novas reciclagens da superfície do massivo exoplaneta.
Vênus, um planeta ligeiramente menos massivo que a Terra (81,5%) tem tido uma quantidade razoável de atividade vulcânica, mas, aparentemente, Vênus não apresenta a atividade tectônica de placas. Talvez a causa disto seja a ausência da água em oceanos para lubrificar o processo tectônico em planetas com massa similar a da Terra. Vênus perdeu a maior parte de sua água há bilhões de anos por evaporação, decomposição das moléculas de água e erosão causada pelo vento solar devido a sua magnetosfera demasiado fraca. Por outro lado o tectonismo em Super Terras pode até ser eficiente que a presença massiva da água pode ser dispensada.
Super Oceano?
Em outro possível cenário é provável que a Super Terra seja inteiramente coberta por água. Sasselov falou que no caso de um exoplaneta inteiramente oceânico a maior parte da água estaria em um exótico estado conhecido como “ice VII“ um gelo altamente comprimido com ponto de fusão entre 355 Kelvin (2,2 GPa) e 715 Kelvin (10 GPa).
Seja a superfície coberta de rochas ou de gelo, Sasselov disse que as Super Terras serão apenas de 1 a 2 vezes maiores que a Terra porque elas serão mais comprimidas no início de sua formação quando ganharam massa. A maior densidade irá resultar em maior gravidade. Sasselov disse que a mais massiva Super Terra teria cerca de 3 vezes a gravidade terrestre. Testes da resistência humana a incrementos na força G, onde o sangue é drenado para as pernas, têm encontrado que um individuo típico consegue suportar até 5 Gs antes de perder a consciência. Embora nós humanos pudéssemos nos sentir muito pesados andando na superfície de uma Super Terra, a gravidade extra ainda não seria acima da capacidade que os exploradores poderiam suportar. Naturalmente, é claro, a vida que eventualmente tenha se desenvolvido em uma Super Terra terá se adaptado a maior gravidade assim como nós humanos nos sentimos plenamente confortáveis em suportar a gravidade terrestre de 1 G.
Pontos quentes habitáveis?
A maior gravidade de uma Super Terra habilita a mesma a suportar uma atmosfera consistente, assim as Super Terras nunca apresentarão atmosferas tão rarefeitas como a de Marte. Mas o papel fundamental da atmosfera planetária em criar condições primárias para a vida pode ser complicado. Vênus tem uma temperatura de superfície que atinge os insuportáveis 480° C devido a seu efeito estufa descontrolado que não permite que seu calor flua para o espaço.
Uma das grandes influências no clima planetário é provocada pela própria estrela hospedeira. A Terra tem uma órbita praticamente circular a 150 milhões de quilômetros do Sol (1 UA – unidade astronômica) de distância de uma estrela anã amarela. Esta situação ajuda a manter as condições na Terra quentes o suficiente para os oceanos não se congelarem, mas fria o bastante para não perdermos toda nossa água por evaporação.
As Super Terras descobertas até então orbitam uma variedade de estrelas. O primeiro planeta extrasolar tipo Terra foi encontrado orbitando um pulsar (o pulsar PSR B1257+12), uma estrela de nêutrons que emite radiações de alta energia. As outras Super Terras em geral orbitam estrelas bem menores e mais frias que nosso Sol.
Além disso, a maioria das Super Terras conhecidas permanecem muito perto de suas estrelas, mais perto do que Mercúrio fica em relação ao Sol. Embora estas estrelas não sejam tão brilhantes quanto o Sol, os exoplanetas ficam demasiadamente próximos que se parecem com brasas queimadas piscando próximas ao fogo.
Um exoplaneta dantesco: CoRoT 7-b
Uma Super-Terra-tórrida é CoRoT 7-b (o prefixo CoRoT se relaciona ao telescópio que a localizou). CoRoT 7-b gira em torno da sua hospedeira, a estrela anã laranja TYC 4799-1733-1, a cada 20 horas. Este exoplaneta é 5 vezes mais massivo que a Terra tem tamanho 2 vezes maior. Este sistema estelar também possui outra Super Terra, CoRoT 7-c, 8 vezes mais massivo que a Terra e que orbita sua estrela a cada 3 dias e 17 horas (terrestres).
Para os astrobiólogos que esperam encontrar vida extraterrestre, há duas Super Terras com algum potencial para a vida orbitando uma estrela mais fria que o Sol, a anã vermelha Gliese 581. Os estudos de suas órbitas apontam que os exoplanetas Gliese 581-c e Gliese 581-d são candidatos a possuírem condições habitáveis, embora alguns cientistas julguem que Gliese 581-c poderá estar sofrendo do efeito estufa descontrolado como Vênus, dada sua proximidade em relação a sua estrela Gliese 581.
Outro aspecto que pode afetar significativamente o potencial para a vida é a presença de uma lua companheira. A Lua ajuda a Terra a balancear sua rotação gerando uma estabilidade na inclinação de seu eixo ao longo do tempo. Sasselov calcula que a massa extra de uma Super Terra poderá contribuir para que esta tenha também uma rotação estável e desta forma uma Lua de grande porte como a nossa não seria imprescindível para manter o exoplaneta alinhado.
Civilizações extraterrestres superiores em Super Terras?
Missões de busca por exoplanetas como a do telescópio orbital Kepler, lançado em 2009, poderia ajudar aos astrônomos a encontrar muitos planetas-tipo-Terra nos próximos anos. Sasselov estima que deve haver 100 milhões de Super Terras habitáveis só em nossa galáxia, a Via Láctea. Ele prevê que nós encontraremos de 50 a 100 novas Super Terras nos próximos 5 anos.
Além disso, a existência de tantas Super Terras poderia trazer alguma explicação ao Paradoxo de Fermi sobre a ausência de contato com inteligências extraterrestres. Em nosso planeta de baixa massa (em relação às Super Terras) nós não teríamos as condições ideais para a vida segundo os padrões extraterrestres, assim os exploradores alienígenas não estariam interessados em procurar-nos, procurando assim outras Super Terras da galáxia. Como nosso Sistema Solar não apresenta Super Terras, talvez os ETs tenham considerado um sistema de baixo interesse para explorar…
“A Terra é um planeta marginal quando buscamos por condições que gostaríamos de ver para a vida complexa se manter por si própria”, denota Sasselov. “Na família de exoplanetas tipo Terra a maneira mais fácil da química complexa e bioquímica emergir e se sustentar reside em planetas mais massivos que a Terra”.
Se os alienígenas inteligentes das Super Terras decidirem investigar a Terra para ver se um mundo tão pequeno conseguiria suportar a vida, eles teriam uma maior dificuldade para mandar foguetes pelo espaço por causa da gravidade mais intensa do seu planeta natal. “Esta poderia ser mais uma resposta ao Paradoxo de Fermi”, disse Sasselov, “mas não é um problema insolúvel”. Por causa de sua gravidade mais forte, os alienígenas inteligentes das Super Terras teriam que desenvolver tecnologias superiores a dos nossos foguetes químicos para explorar o Universo.
Sugestão para o Paradoxo de Fermi
Além disso, Sasselov fez sua própria sugestão para o Paradoxo de Fermi, relacionada com a idade e evolução dos planetas no Universo. Quando o Universo era jovem, apenas hidrogênio e hélio estavam disponíveis. Sucessivas gerações de estrelas foram necessárias para produzir os elementos pesados tais como o ferro e o silício, que compõem os planetas rochosos. Mesmo que o Universo tenha 13,73 ± 0,12 bilhões de anos de idade, nosso Sistema Solar apenas se formou há 4,55 bilhões de anos (obs.: os astrônomos encontraram um exoplaneta joviano com 12,7 bilhões de anos de idade, mas este exoplaneta ancião pode até ser uma anã marrom que perdeu parte de sua massa).
Se outros planetas rochosos com vida são tão jovens como nós somos, então talvez a falta de espaçonaves visitantes indique que não há civilizações alienígenas anciãs e avançadas lá fora.
“A maior parte da vida poderia emergir a partir de Super Terras com habitabilidade em potencial, mas as Super Terras começaram a se formar apenas recentemente e apenas poucas civilizações podem ter emergido desde então”, completou Sasselov.
Fonte: Eurekalert: Newly discovered planet may be first truly habitable exoplanet
USSC: Newly discovered planet may be first truly habitable exoplanet
The Register: HABITABLE ALIEN WORLD discovered 20 light-years away!