A busca por planetas habitáveis se expande

Um astrônomo da Universidade de Michigan e sua equipe estão sugerindo uma nova maneira de expandir a busca por planetas habitáveis que leva em conta uma zona não considerada anteriormente: o espaço entre a estrela e o que é chamado de linha de fuligem em discos formadores de planetas.

Impressão artística de um jovem disco de formação planetária ilustrando as localizações respetivas das linhas de fuligem e de água gelada. Os planetas nascidos no interior da linha de fuligem serão ricos em silicato. Planetas nascidos no interior da linha de água gelada, mas exteriores à linha de fuligem, serão ricos em silicato e fuligem. Os planetas nascidos no exterior da linha de água gelada serão mundos de água. Crédito: Ari Gea/SayoStudio

Os mundos que se formam nessa região – um disco de poeira girando em torno de uma estrela central a partir da qual planetas podem ser construídos – podem ter superfícies ricas em compostos voláteis de carbono bem diferentes das da Terra. Esses planetas também seriam ricos em carbono orgânico, mas pobres em água, de acordo com Ted Bergin, que liderou o estudo que incluiu geoquímicos, cientistas planetários, astroquímicos e especialistas em exoplanetas.

Quando procuramos planetas semelhantes à Terra, estamos particularmente interessados não apenas em corpos que se parecem com os nossos, mas também naqueles que são formados por processos semelhantes aos nossos. Os modelos atuais de exoplanetas rochosos são construídos usando condições atmosféricas semelhantes às da Terra e composição em massa, incluindo as moléculas essenciais para a vida que se formam a partir de blocos de construção à base de carbono e água.

Esses modelos também se concentram em zonas dentro de discos formadores de planetas chamadas linhas de gelo, regiões distantes o suficiente da estrela central do disco que marcam onde a água ou outras moléculas-chave fazem a transição das fases gasosa para as sólidas.

Mundos terrestres, como o nosso planeta, formados a partir de sólidos. Há muito se pensa que a Terra, que contém apenas aproximadamente 0,1% de água em massa, deve ter se formado dentro da linha água-gelo.

Mas esse tipo de modelo pode ser muito limitado, disse Bergin. Para expandir a busca por planetas habitáveis, Bergin e sua equipe de pesquisa sugerem um novo modelo que considera a linha de fuligem, um limite mais próximo da estrela do sistema solar. Entre este limite e a estrela, compostos orgânicos em sólidos sublimam do sólido em gás. Considerando que essa região também englobaria planetas rochosos que podem ter mais carbono do que a Terra, levantando questões sobre o que isso significa para a habitabilidade nesses tipos de planetas.

Os resultados da equipe de pesquisa interdisciplinar foram publicados no Astrophysical Journal Letters.

"Agrega uma nova dimensão na nossa busca por habitabilidade. Pode ser uma dimensão negativa ou pode ser uma dimensão positiva", disse Bergin. "É emocionante porque leva a todos os tipos de possibilidades infinitas."

Assim como a Terra é pobre em água, também é pobre em carbono, disse Bergin. Ao se formar, provavelmente recebeu apenas 1 átomo de carbono por 100 disponíveis em materiais formadores de planetas. Os astrônomos acham que a linha de fuligem explica por que a Terra tem tão pouco carbono. 

Se os blocos de construção da Terra se formaram dentro da linha de fuligem, a temperatura e a radiação solar explodiram os materiais que formariam o jovem planeta, transformando compostos ricos em carbono em gás e limitando o carbono nos sólidos que são fornecidos à Terra em formação. 

O modelo da equipe teoriza sobre a formação de outros planetas nascidos entre a linha de fuligem e as linhas de água-gelo.

Tal mundo não parece existir em nosso sistema solar, mas nosso sistema solar não é representativo da maioria dos sistemas planetários conhecidos em torno de outras estrelas, disse Bergin. Esses outros sistemas planetários parecem completamente diferentes. Seus planetas estão mais próximos do Sol e são muito maiores, variando em tamanho do que são chamados de super-Terras a mini-Netunos, disse ele.

"São grandes rochas ou pequenos gigantes gasosos – esse é o tipo mais comum de sistema planetário. Então, talvez, dentro de todos esses outros sistemas solares na Via Láctea, exista uma população de corpos que não reconhecemos antes que têm muito mais carbono em seus interiores. Quais são as consequências disso?" Bergin disse. "O que isso significa para a habitabilidade precisa ser explorado."

Em seu estudo, a equipe modela o que acontece quando um mundo rico em silicato com 0,1% e 1% de carbono em massa e um conteúdo variável de água se forma na região da linha de fuligem. Eles descobriram que tal planeta desenvolveria uma atmosfera rica em metano por meio de um processo chamado desgaseificação. Nessa circunstância, compostos orgânicos em um planeta rico em silicatos produzem uma atmosfera rica em metano.

A presença de metano fornece um ambiente fértil para a geração de névoas através de interações com fótons estelares. Isso é análogo à geração de névoas de metano em Titã, em nosso próprio sistema solar.

"Os planetas que nascem dentro dessa região, que existe em todos os sistemas de discos formadores de planetas, liberarão mais carbono volátil de seus mantos", disse Bergin. "Isso poderia facilmente levar à produção natural de névoas. Essas névoas foram observadas nas atmosferas de exoplanetas e têm o potencial de mudar o cálculo para o que consideramos mundos habitáveis."

A neblina ao redor de um planeta pode ser um sinal de que o planeta tem carbono volátil em seu manto. E mais carbono, a espinha dorsal da vida, no manto de um planeta significa que o planeta tem a chance de ser considerado habitável – ou pelo menos merece um segundo olhar, disse Bergin.

"Se isso for verdade, então pode haver uma classe comum de planetas nebulosos com carbono volátil abundante, e o que isso significa para a habitabilidade precisa ser explorado", disse ele. 

"Mas há o outro aspecto: e se você tiver um mundo do tamanho da Terra, onde você tem mais carbono do que a Terra? O que isso significa para a habitabilidade, para a vida? Não sabemos, e isso é empolgante."

Fonte: news.umich.edu