Podemos estar subestimando quantos planetas frios e gigantes são habitáveis

 Sob mantas de gás, planetas distantes podem ter as condições certas para água líquida.

Um diagrama mostrando a camada de gases de hélio e hidrogênio que podem permitir que a água seja líquida em planetas extraordinariamente distantes. Thibault Roger - Universidade de Berna - Universidade de Zurique

Em algum lugar do universo, pode haver mundos rochosos talvez duas vezes mais distantes de suas estrelas hospedeiras do que a Terra está do sol. Tão longe do calor de suas estrelas, esses planetas deveriam estar bem frios – e qualquer água em suas superfícies deveria estar congelada.

Mas os cientistas planetários dizem que pode haver uma classe de exoplanetas rochosos cobertos por espessas mantas de gases de hidrogênio e hélio. Se essas camadas isolarem os núcleos dos planetas do frio rigoroso do espaço, suas superfícies podem ter a temperatura certa para hospedar água líquida. E, se for esse o caso, é possível que esses mundos sejam habitáveis.

Cerca de uma década atrás , os cientistas propuseram que tais mundos poderiam ser capazes de sustentar a vida. Eles às vezes se referem a esses planetas como “super-Terras frias”, porque provavelmente são até 10 vezes mais massivos que nossa casa. Mas os pesquisadores não descobriram se a água poderia permanecer nesses exoplanetas por tempo suficiente para a vida evoluir.

Agora, novos cálculos descritos em um artigo publicado na revista Nature Astronomy sugerem que as condições da superfície desses mundos poderiam ter sido temperadas por tempo mais do que suficiente para a vida – por 5 bilhões a 8 bilhões de anos. A Terra tem apenas cerca de 4,5 bilhões de anos, em comparação, e a vida surgiu aqui há cerca de 3,7 bilhões de anos.

“A vida precisa de algum tempo para evoluir. Portanto, importa que tenha sido um longo período”, diz Björn Benneke , professor de astrofísica do Instituto de Pesquisa em Exoplanetas da Universidade de Montreal, que não esteve envolvido no novo estudo. Se as super-Terras tivessem água líquida apenas por fatias relativamente pequenas de sua existência – por exemplo, um milhão de anos ou mais – seria “desanimador” a hipótese de que esses planetas possam ser habitáveis ​​sob atmosferas de hidrogênio, diz ele.

Os novos cálculos são um bom presságio para a potencial habitabilidade dessas super-Terras frias. Sua existência ainda é teórica – nenhuma foi encontrada ainda – então isso adiciona um incentivo para os astrofísicos caçarem por essa classe de exoplanetas enquanto procuram determinar se estamos sozinhos no universo.

“É importante ter a mente realmente aberta e não esperar que a vida tenha que estar sob condições que são apenas uma cópia exata da Terra”, diz Marit Mol Lous , principal autora do novo artigo e estudante de doutorado que estuda exoplanetas na Universidade de Zurique na Suíça. “Isso nos dá um argumento extra para manter esses habitats exóticos em mente.”

Com base em nosso único modelo de mundo habitável conhecido, a Terra, os cientistas geralmente procuram um planeta que também orbite sua estrela em uma região onde a superfície do planeta não seja nem muito quente nem muito fria para a água líquida. Essa região é frequentemente chamada de zona habitável ou apelidada de “zona Cachinhos Dourados”. As chamadas super-Terras frias, em contraste, ficam além da zona habitável de suas estrelas. Mas isso também pode, contra-intuitivamente, ser parte do que torna esses mundos alienígenas habitáveis.

Na Terra, os gases de efeito estufa atmosféricos, como o dióxido de carbono e o metano, ajudam a manter a temperatura “correta” da água. O hidrogênio também pode atuar como um gás de efeito estufa, se houver bastante material ao redor.

O truque é manter esse gás hidrogênio por tempo suficiente para que ele se acumule. É um elemento particularmente leve, então, a menos que um planeta seja massivo o suficiente e tenha gravidade suficiente para segurar o gás, o hidrogênio desaparecerá no espaço. E se o planeta estiver próximo de sua estrela, a radiação pode fazer com que essas partículas escapem mais rapidamente. A grande distância entre essas super-Terras frias e suas estrelas poderia proteger seu gás hidrogênio de ser arrancado.

Para descobrir o que seria necessário para uma super-Terra fria manter a espessura certa de uma atmosfera de hidrogênio-hélio por um longo período de tempo, Mol Lous desenvolveu modelos de computador de exoplanetas rochosos de vários tamanhos. Ela os colocou a várias distâncias de suas estrelas hospedeiras simuladas. Então, ela fez uma simulação de como eles poderiam evoluir ao longo do tempo.

Mol Lous considerou fatores que afetariam a temperatura da superfície de um planeta, como a taxa de escape, como sua estrela hospedeira pode brilhar ou escurecer ao longo do tempo e o calor que emana do material radioativo em seu interior.

Ela descobriu que o ponto ideal para a água líquida de longo prazo era se a atmosfera dominada por hidrogênio-hélio fosse entre 100 e 1.000 vezes mais espessa que a atmosfera da Terra, a massa do planeta fosse de uma a 10 vezes a da Terra e estivesse pelo menos duas vezes mais longe de sua estrela do que a Terra do sol.

Essa distância, embora torne essas super-Terras frias intrigantes para estudar, também as torna extremamente difíceis de serem detectadas pelos astrônomos. A técnica que os cientistas costumam usar para detectar um exoplaneta depende da passagem do mundo na frente de sua estrela . Tal trânsito faz com que a luz da estrela hospedeira diminua um pouco, o que os astrofísicos usam para calcular a presença de um mundo em órbita. Mas, diz Benneke, quando um planeta do tamanho da super-Terra está orbitando tão longe, é muito menos provável que esteja alinhado no momento certo para ser detectável com a tecnologia atual.

Como tal, ainda não se sabe se essas super-Terras existem, diz ele. “Mas… o que os especialistas mostraram é que esse tipo de diversidade de planetas, toda a gama de planetas que podem existir é realmente extremamente grande.” E se eles existem, muitas questões permanecem sobre como um mundo tão frio e úmido pode vir a ser. Mol Lous e seus colegas já estão trabalhando em novos modelos para explorar a formação de super-Terras frias.

Mas a melhor solução para esses mistérios, diz Benneke, “seria simplesmente encontrar esses exoplanetas”.

Fonte: popsci.com