Edição, notas e links sobre um texto de meu amigo Leonardo Amorese
“Senta que lá vem textão”… sobre Astronomia!
Por Leonardo Amorese
Por Leonardo Amorese
Hoje foi um dia histórico para essa ciência. Bom, desde o lançamento da missão Kepler houve vários dias históricos, todos eles girando em torno da descoberta de um planeta rochoso orbitando alguma estela amarela em algum canto da galáxia, com sabor especial se tal planeta estiver localizado numa tal de “zona habitável”. Mas, afinal, por que tanta euforia?
A questão fundamental que a astronomia planetária busca responder é: o quão comum é a vida como conhecemos na nossa galáxia? Para responder a ela temos que procurar por mundos semelhantes ao nosso e que se encontrem em ambientes e contextos similares... entre miúdos, busca-se por planetas rochosos com massa e tamanho similares à Terra orbitando estrelas similares ao nosso Sol e a uma distância tal que seja possível a existência de água líquida em sua superfície... soa bem difícil, eu sei, mas é a condição na qual se encontra o nosso Pálido Ponto Azul. Agora, qual a importância disso tudo?
A massa e o tamanho do planeta (ou o seu raio) determinam a sua densidade, o campo gravitacional em sua superfície e o tempo que o núcleo do planeta permanecerá líquido devido ao decaimento de radioisótopos. A Terra é composta majoritariamente por silicatos (nome pomposo para os óxidos de silício – SixOy) que se concentram na crosta e manto e de metais ferrosos (como ferro, níquel e cobalto) em seu núcleo com densidade média de 5,5 g/cm3.[Nota 1] As camadas interiores (manto e núcleo) são mantidas aquecidas por pressão e pelo decaimento de isótopos de urânio e potássio. Essa combinação de fatores garante um mundo que é propício à formação e manutenção de oceanos profundos e de grandes áreas continentais devido à tectonia de placas... que depende de um interior líquido e que garante a reciclagem de elementos da crosta, inclusive da água dos mares, que serve para lubrificar as placas. E o núcleo líquido girando cria um dínamo, responsável por blindar nossa atmosfera da erosão causada pelo plasma proveniente do vento solar, garantindo pressão suficiente para água em estado líquido... É um ciclo virtuoso onde cada fator depende dos outros para existir :)
Caso um planeta seja mais massivo que a Terra seu interior será mais aquecido, logo apresentará tectonia de placas mais ativa, implicando em maior mais duradouro vulcanismo e numa maior concentração de gases de efeito estufa na atmosfera, aumentando as chances de um efeito estufa desenfreado – tal qual ocorre com nosso planeta-irmão, Vênus.
Caso a densidade seja maior vai implicar num núcleo mais massivo, mais quente e, logo, em tectonia de placas mais intensa, caindo no mesmo caso anterior.
Caso a densidade seja menor vai implicar num núcleo menos massivo, num campo magnético mais fraco e em maior erosão atmosférica ao decorrer de bilhões de anos, algo similar com o que aconteceu com Marte.
Caso o planeta seja menos massivo que a Terra (menor que 80% da sua massa), seu interior não conseguirá se manter aquecido por muito tempo, causando a longo prazo o fim da tectonia de placas e do campo magnético. É o caso do planeta Marte, uma rocha estéril e fria. Além disso ele será menos capaz de manter sua atmosfera gravitacionalmente presa a si por muito tempo, corroborando para que essa seja erodia pelo vento solar.
Se o planeta for mais massivo que a Terra (maior que 150% da sua massa), a maior massa implicará em numa superfície mais plana, dificultando a criação de oceanos profundos em decorrência do campo gravitacional mais intenso em sua superfície. Além disso, a maior massa implica em tectonia de placas mais intensa e em maior vulcanismo. Entretanto a maior massa torna mais fácil o planeta manter uma atmosfera densa por grandes extensões de tempo. Agora, caso o planeta seja muito mais massivo que duas vezes a massa da Terra, a atmosfera tende a se tornar demasiadamente densa e a ser composta de gases leves como hidrogênio e hélio, tal qual Urano e Netuno, tendendo a ser um mundo gasoso com uma superfície sólida inabitável.[Nota 2]
Logo, podemos entender o porquê de ser importante encontrar planeta com características físicas similares à da Terra... agora, por que a distância é importante?
Estrelas emitem luz (tanto visível quanto ultravioleta e infravermelha). Quanto mais próximo algo estiver de uma estrela, mais energia na forma de radiação ele receberá e, logo, mais quente será. Quanto mais longe, mais frio. Logo, há de existir uma região “morninha”, como o mingau da Cachinhos Dourados... essa região, morna o bastante para possibilitar a existência de água líquida, é chamada de “zona habitável” pelos astrônomos. Se um planeta dentro dessa zona tiver água em sua superfície, é possível que essa água esteja na forma líquida, formando rios, mares e oceanos.
Beleza, distância ideal garante água líquida... agora, por que a estrela tem que ser parecida com o Sol?
Toda estrela é uma fornalha de fusão nuclear, cujo núcleo funde plasma superaquecido e superdenso de hidrogênio em hélio.[Nota 3] Tal reação de fusão gera um excesso de energia na forma de radiação gama que depois de muito ser reemitida e reabsorvida dentro da estrela finalmente escapa na forma de luz (visível, infravermelha ou ultravioleta) para o espaço.
Estrelas com maior massa emitem mais luz (fundem hidrogênio mais rápido) do que estrelas com menor massa, logo são mais “quentes” e vivem menos. Muito menos. O Sol tem uma vida estimada em 10 bilhões de anos. Sirius – a estrela mais brilhante do ceu - que tem o dobro de massa do que o Sol viverá apenas um décimo da vida do Sol. Agora, uma estrela com metade da massa do Sol viverá por quase dez vezes mais tempo.
Por que isso é importante? Se uma estrela viver por muito pouco tempo um planeta habitável talvez não tenha tempo de desenvolver vida como conhecemos em sua superfície antes que a estrela morra... "Então, o ideal seriam estrelas muito muito pequenas, certo?"
Hmmm, não, infelizmente.
Estrelas de massa muito pequena, as chamadas “anãs vermelhas” devido à sua cor avermelhada, tendem a ser muito ativas, frequentemente lançando rajadas de radiação X e de prótons acelerados (“flares”) ou jatos de plasma (ejeções de massa coronal – EMC). A energia e a violência desses eventos são capazes de erodir rapidamente a atmosfera de planetas desprotegidos, tornando-os pedras estéreis…[Nota 4]
"Ah, mas um planeta terrestre tem campo magnético para se proteger, certo?" Nesse caso não necessariamente, e a razão disso está nas chamadas forças de maré.
Pelo fato de a estrela de baixa massa emitir pouca luz, a zona habitável encontra-se muito próxima à estrela, tornando qualquer mundo incauto um alvo em potencial dos flares e EMC’s, que o campo magnético dá conta de proteger. Mas, devido à diferença de massa entre a estrela e o planeta, esse último é lentamente desacelerado até que um hemisfério fique eternamente de frente para a estrela e o outro perpetuamente na escuridão. Parece loucura, mas a Terra fez a mesma coisa com a nossa Lua.
O problema disso é que a rotação do planeta fica muito mais lenta, reduzindo a força do campo magnético e da sua capacidade de proteger o mundo das rajadas de partículas aceleradas emitidas pela estrela.
O caso ideal de estrela incrivelmente não é uma igual ao nosso Sol, e sim uma com um pouco menos de massa. Mas, ainda sim com massa similar ao Sol.
Tudo muito bem, tudo muito bom. Então, temos uma descoberta dum planeta rochoso (ok) com massa de 130% a da Terra (não ideal, mas ok) com raio similar ao da Terra (ok) orbitando a zona habitável (ok) de uma estrela. Isso é motivo para festa, não? Estouremos a champanhe!
...
Entretanto, nem tudo está perdido: por causa da proximidade o planeta orbita a estrela com períodos extremamente curtos, com números entre dez e vinte dias não sendo raros. Tal rotação lenta pode ser rápida o bastante para que haja um campo magnético forte o bastante para permitir existência de atmosfera. É, é um talvez bem bem talvez.
Leonardo, mas por que toda essa ladainha!?
Calma, interessado leitor.
Eu quis explicar o porquê dessa descoberta ser a mais importante já feita. Esse planeta está orbitando a estrela mais próxima do Sol e é um planeta com características físicas muito similares às da Terra. Devido à sua proximidade e devido ao fato de a sua estrela-mãe ser pouco luminosa, sua atmosfera (e se ele tiver atmosfera) poderá ser estudada em detalhes por telescópios espaciais a fim de se descobrir sua composição e, mais importante, se existem gases fora da composição de equilíbrio (como excesso de metano e oxigênio) que são sinais de vida! Esse planeta servirá para testar teorias e melhorar modelos planetários que, caso esse mundo se mostre estéril, poderão refinar posteriores pesquisas e modelos![Nota 5]
Calma, interessado leitor.
Eu quis explicar o porquê dessa descoberta ser a mais importante já feita. Esse planeta está orbitando a estrela mais próxima do Sol e é um planeta com características físicas muito similares às da Terra. Devido à sua proximidade e devido ao fato de a sua estrela-mãe ser pouco luminosa, sua atmosfera (e se ele tiver atmosfera) poderá ser estudada em detalhes por telescópios espaciais a fim de se descobrir sua composição e, mais importante, se existem gases fora da composição de equilíbrio (como excesso de metano e oxigênio) que são sinais de vida! Esse planeta servirá para testar teorias e melhorar modelos planetários que, caso esse mundo se mostre estéril, poderão refinar posteriores pesquisas e modelos![Nota 5]
Além do que, agora temos uma excelente desculpa para mandar sondas para Proxima Centauri para estudar aquele sistema mais de perto... hehehe
Projetos como o Breakthrough Starshot ganharão notoriedade e importância e, com sorte, até o fim desse século poderemos ter fotos e dados concretos de um mundo completamente diferente dos que estamos habituados a ver nas fotos. Algo completamente novo e muito, muito excitante :)
Bom, chega de blablabla. Boa noite!
Notas
1. Devido à pressão extremada, a densidade do núcleo é superior a do ferro (7,8), do níquel (8,9) e do cobalto (8,9) em “CNTP”, chegando a estimativas de 12,8–13,1 g/cm3.
Núcleo interno - pt.wikipedia.org
1. Devido à pressão extremada, a densidade do núcleo é superior a do ferro (7,8), do níquel (8,9) e do cobalto (8,9) em “CNTP”, chegando a estimativas de 12,8–13,1 g/cm3.
Núcleo interno - pt.wikipedia.org
3. Sendo chato mas exato, as fusões podem ser “além” do hidrogênio em hélio, dependendo do tamanho da estrela, e a questão é bastante complexa e, atualmente, profundamente entendida.
Aqui, repetirei uma recomendação que já fiz, antes de indicar um humilde guia de apenas uma parte do campo, com implicações para aquilo que somos nós:
“A partir daqui, recomendaria consultas à WIKI sobre os temas, pois teoricamente a questão não só é complexa, mas vasta, o que tornaria onde quero chegar não só enfadonho, mas uma massa de leitura difícil.”
Aqui, repetirei uma recomendação que já fiz, antes de indicar um humilde guia de apenas uma parte do campo, com implicações para aquilo que somos nós:
“A partir daqui, recomendaria consultas à WIKI sobre os temas, pois teoricamente a questão não só é complexa, mas vasta, o que tornaria onde quero chegar não só enfadonho, mas uma massa de leitura difícil.”
Mas para quem desejar um guia básico do tema, mais formal, aventure-se com todas as ramificações a partir de:
pt.wikipedia.org - Nucleossíntese estelar
pt.wikipedia.org - Nucleossíntese estelar
Perceba-se nesse artigo a citação de Proxima Centauri.
Recomendamos também a leitura do fenômeno para nossa estável estrela:
A partir do apocalíptico (e pegajosa e ufologicamente redentor) filme Presságio (Knowing) escrevi alguns textos tratando da (segura) questão quando trata-se do nosso Sol:
Presságios Sobre Nosso Sol
Presságios Sobre Nosso Sol
Contendo, na série, até alguma Física, mesmo que simplória para mostrar como nossa situação é segura:
Presságios Sobre Nosso Sol III
Presságios Sobre Nosso Sol III
5. Aqui, entra a boa e velha espectrometria, usando-se, entre outras coisas, a relativa transparência das atmosferas e a luz de estrelas distantes, tal como se faz em laboratório.
en.wikipedia.org - Exoplanet atmosphere
en.wikipedia.org - Exoplanet atmosphere
Um interessante artigo de divulgação sobre o tema foi publicado na Scientific American, recentemente:
The Truth about Exoplanets - Astronomers are beginning to glimpse what exoplanets orbiting distant suns are actually like - By Jeff Hecht, Nature magazine on February 17, 2016 - www.scientificamerican.com
The Truth about Exoplanets - Astronomers are beginning to glimpse what exoplanets orbiting distant suns are actually like - By Jeff Hecht, Nature magazine on February 17, 2016 - www.scientificamerican.com
Recomendações de leitura
Bilionário russo quer chegar ao planeta 'Proxima b' em vinte anos
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- O exoplaneta, localizado na zona habitável da estrela mais próxima do Sol, é o novo alvo do magnata que é apoiado por Stephen Hawking - revistagalileu.globo.com
Cinco motivos que tornam fascinante a descoberta do planeta Proxima b - www.bbc.com
Proxima b: 6 Strange Facts About a Potentially Earth-Like Exoplanet - www.space.com
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