Se encontrarmos um planeta do tamanho da Terra em torno de uma estrela que fica fora da "zona habitável", não devemos descartá-lo ainda.

Ilustração artística do exoplaneta potencialmente habitável Proxima b, que orbita a estrela anã vermelha Proxima Centauri. Crédito da imagem: ESO/M. Kornmesser

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Lembra-se de Hoth, aquele mundo coberto de gelo de "O Império Contra-Ataca?". Embora algumas criaturas sobrevivessem na superfície do planeta, era um lugar bastante miserável para se viver, e geralmente considerado inabitável, porque todo o volume de água daquele mundo havia congelado. À medida que continuamos a descobrir milhares de planetas orbitando outras estrelas e, especialmente, à medida que reduzimos as buscas por planetas semelhantes à Terra, podemos perguntar o seguinte: Quão comuns são esses planetas cobertos de gelo, e eles podem ser capazes de hospedar vida?

Como de costume, a resposta é, depende. A quantidade de água em um planeta influencia muito a facilidade com que ele pode se transformar em uma bola de gelo, de acordo com novas simulações realizadas por uma colaboração internacional de astrofísicos. Para um planeta como a Terra, uma redução de apenas 8% na luz solar é suficiente para congelar. Mas planetas mais secos são mais robustos, ultrapassando os limites da habitabilidade além de nossos limites atuais e expandindo as opções para encontrar vida em outro mundo.

Não temos ideia de quão comuns são os planetas semelhantes à Terra, especialmente aqueles com aproximadamente a mesma porcentagem de água cobrindo a superfície. Um planeta 70% terrestre é mais ou menos comum? Quão especial é o nosso planeta? Teremos que esperar algumas décadas e fazer muitas outras pesquisas de exoplanetas para obter respostas seguras a esse tipo de pergunta. Enquanto isso, podemos usar simulações de computador para explorar como vários tipos de planetas podem se comportar e evoluir em seus sistemas domésticos.

Mas os planetas são complexos e as temperaturas desses planetas dependem de muitos fatores. A quantidade de luz solar que eles recebem é muito importante, obviamente. Mas o mesmo acontece com a refletividade do planeta, porque a radiação que apenas ricocheteia na superfície e escapa para o espaço não contribui para o aquecimento. E assim é a quantidade de umidade na atmosfera, que possibilita um efeito estufa que pode aquecer consideravelmente um planeta (como estamos experimentando atualmente na Terra devido às atividades humanas). 

Tomemos, por exemplo, planetas terrestres, que têm apenas pequenas quantidades de água líquida em suas superfícies. Se você pegasse um planeta terrestre exatamente do mesmo tamanho que a Terra e o colocasse na órbita da Terra ao redor do sol, seria mais frio do que o nosso planeta, porque haveria muito menos vapor de água na atmosfera e, portanto, suas habilidades de estufa seriam reduzidas. .

No entanto, em níveis reduzidos de luz solar, o planeta terrestre seria realmente mais quente, porque teria menos nuvens e menos neve na superfície. Isso tornaria o planeta menos reflexivo e mais capaz de capturar essa suculenta luz solar para se manter aquecido.

Da Terra para Hoth

Levando esse processo de pensamento ao extremo, um grupo internacional de astrônomos estudou a evolução dos planetas terrestres enquanto alterava a quantidade de luz solar que esses planetas recebiam. Sem surpresa, eles descobriram que quando você resfria muito um planeta, ele congela. Mas eles também descobriram que os planetas terrestres podem durar muito mais que seus primos aquáticos, como a Terra, relataram os cientistas em um artigo publicado no banco de dados de pré-impressão arXiv em novembro.

O problema é a água: Quando um planeta esfria um pouco, parte de sua água líquida se transforma em gelo. Como o gelo é muito mais brilhante que a água, esse pouco de gelo adicional reflete um pouco mais de luz solar, impedindo que a luz solar continue a aquecer o planeta. Então o planeta esfria um pouco mais, um pouco mais de gelo se forma e a refletividade sobe um pouco. Repita o processo e você acaba com um efeito estufa descontrolado reverso chamado glaciação descontrolada, essencialmente, o planeta se transforma em uma bola de neve gigante, explicaram os cientistas.

Trabalhos anteriores já mostraram que, no caso da Terra, se a luz solar que recebemos caísse apenas 8% e mantivéssemos o nível atual de dióxido de carbono na atmosfera, seria suficiente para configurar esse ciclo desastroso. Na verdade, esse fenômeno da “Terra bola de neve” pode já ter acontecido uma ou duas vezes na história geológica do nosso planeta.

Mas os planetas terrestres podem evitar esse cenário por mais tempo do que os planetas aquáticos, simplesmente porque os planetas terrestres não têm água suficiente para cobrir grandes partes de suas superfícies. Planetas terrestres com a mesma quantidade de dióxido de carbono podem suportar uma estrela com apenas 77% do brilho do sol sem congelar completamente, descobriram os pesquisadores em sua simulação.

As margens da habitabilidade

Essa lógica também funciona na direção oposta. O vapor de água é um gás-chave do efeito estufa, então se você aumentar o calor do sol, um planeta como a Terra se transformaria em algo como Vênus: Aqueceria, liberando mais água na atmosfera, o que faria com que rete-se mais calor e, por sua vez, liberaria mais água, e assim por diante, até que haveria um efeito estufa descontrolado. De fato, nosso planeta está condenado a esse destino: Em algumas centenas de milhões de anos, o sol estará brilhante e quente o suficiente para desencadear esse cenário.

Como os planetas terrestres carecem de quantidades significativas de umidade, eles sempre terão menos vapor de água em suas atmosferas. Aumente o calor e... nada acontece. De fato, você poderia colocar um planeta terrestre em torno de uma estrela que está bombeando 80% mais calor do que o sol, e isso funcionaria bem, descobriram as novas simulações.

Este resultado muda muito nossas suposições sobre o que torna um planeta habitável. A zona habitável em torno de uma estrela é a região estimada onde a água líquida pode existir na superfície, o que significa que não é muito fria para congelar nem muito quente para evaporar. Mas estimativas anteriores da zona habitável assumem composições semelhantes às da Terra, com a mesma quantidade de água em suas superfícies que a Terra.

Os planetas terrestres são muito mais resistentes do que a Terra, no entanto. Eles mantêm a água líquida tanto mais perto quanto mais longe de sua estrela do que os cálculos convencionais de habitabilidade sugerem. Isso significa que, se encontrássemos um planeta do tamanho da Terra que ficasse fora da zona habitável tradicional, não deveríamos descartá-lo ainda.

Mais informações:

O início de um estado globalmente coberto de gelo para um planeta terrestre: arXiv:2111.12913

- Paul M. Sutter é astrofísico da SUNY Stony Brook e do Flatiron Institute, apresentador de "Ask a Spaceman" e "Space Radio", e autor de "How to Die in Space". Sutter contribuiu com este artigo para Expert Voices do Space.com: Op-Ed & Insights.

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Referência:

SUTTER, Paul. What really makes a planet habitable? Our assumptions may be wrong. Space, 18, jan. 2022. Disponível em: <https://www.space.com/exoplanets-habitable-zone-assumptions-maybe-wrong>. Acesso em: 18, jan. 2022.