Para astrônomos tentando entender quais planetas distantes podem ter condições habitáveis, o papel da névoa atmosférica tem sido nebuloso. Para ajudar a resolver isso, uma equipe de pesquisadores tem olhado para a Terra - especificamente a Terra durante a era arqueana, um período épico de 1-1 / 2 bilhões de anos no início da história do nosso planeta.

A atmosfera da Terra parece ter sido bem diferente então, provavelmente com pouco oxigênio disponível, mas altos níveis de metano, amônia e outros produtos químicos orgânicos. Evidências geológicas sugerem que a névoa pode ter surgido e desaparecido esporadicamente da atmosfera arqueana - e os pesquisadores não sabem ao certo por quê. A equipe concluiu que uma melhor compreensão da formação de neblina durante a era arqueana pode ajudar a informar os estudos de exoplanetas semelhantes à terra nebulosos.

"Gostamos de dizer que a Terra Arqueana é o planeta mais alienígena para o qual temos dados geoquímicos, "disse Giada Arney, do Goddard Spaceflight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e membro do Laboratório Virtual Planetário do Instituto de Astrobiologia da NASA, sediado na Universidade de Washington, Seattle. Arney é o autor principal de dois artigos relacionados publicados pela equipe.

No melhor caso, neblina na atmosfera de um planeta poderia servir uma miscelânea de ricos em carbono, ou orgânico, moléculas que podem ser transformadas por reações químicas em moléculas precursoras para a vida. Haze também pode filtrar grande parte da radiação ultravioleta prejudicial que pode quebrar o DNA.

Na pior das hipóteses, a névoa pode se tornar tão densa que pouquíssima luz passa. Nesta situação, a superfície pode ficar tão fria que congela completamente. Se uma névoa muito densa ocorreu na Terra Arqueana, pode ter tido um efeito profundo, porque quando a era começou há cerca de quatro bilhões de anos, o sol estava mais fraco, emitindo talvez 80 por cento da luz que emite agora.

Arney e seus colegas montaram modelos de computador sofisticados para ver como a neblina afetou a temperatura da superfície da Terra Arqueana e, por sua vez, como a temperatura influenciou a química na atmosfera.

A nova modelagem indica que conforme a névoa fica mais espessa, menos luz do sol teria passado, inibindo os tipos de reações químicas impulsionadas pela luz do sol necessárias para formar mais névoa. Isso levaria ao desligamento da química de formação de névoa, impedindo o planeta de sofrer uma glaciação descontrolada devido a uma névoa muito espessa.

A equipe chama essa névoa autolimitada, e seu trabalho é o primeiro a demonstrar que foi isso o que ocorreu na Terra Arqueana - uma descoberta publicada na edição de novembro de 2016 da revista. Astrobiologia . Os pesquisadores concluíram que a névoa autolimitada poderia ter resfriado a Terra Arqueana em cerca de 36 graus Fahrenheit (20 Kelvins) - o suficiente para fazer a diferença, mas não para congelar a superfície completamente.

"Nossa modelagem sugere que um planeta como a nebulosa Terra Arqueana orbitando uma estrela como o jovem sol seria frio, "disse Shawn Domagal-Goldman, um cientista Goddard e membro do Laboratório Planetário Virtual. "Mas estamos dizendo que estaria frio como o Yukon no inverno, não frio como o Marte dos dias modernos. "

Esse planeta pode ser considerado habitável, mesmo se a temperatura global média estiver abaixo de zero, contanto que haja um pouco de água líquida na superfície.

Na modelagem subsequente, Arney e seus colegas analisaram os efeitos da neblina em planetas que são como a Terra Arqueana, mas orbitando vários tipos de estrelas.

"A estrela-mãe controla se uma névoa tem maior probabilidade de se formar, e essa névoa pode ter vários impactos na habitabilidade de um planeta, "disse a co-autora Victoria Meadows, o pesquisador principal do Laboratório Planetário Virtual e professor de astronomia da Universidade de Washington.

Parece que o Arqueano da Terra atingiu um ponto ideal, onde a névoa serviu como uma camada de proteção solar para o planeta. Se o sol estivesse um pouco mais quente, como é hoje, a modelagem sugere que as partículas de névoa teriam sido maiores - um resultado de feedbacks de temperatura influenciando a química - e teriam se formado de forma mais eficiente, mas ainda teria oferecido alguma proteção solar.

O mesmo não aconteceu em todos os casos. A modelagem mostrou que algumas estrelas produzem tanta radiação ultravioleta que a neblina não pode se formar. Haze não esfriou planetas orbitando todos os tipos de estrelas igualmente, qualquer, de acordo com os resultados da equipe. Estrelas escuras, como M anões, emitem a maior parte de sua energia em comprimentos de onda que passam direto pela névoa atmosférica; nas simulações, esses planetas experimentam pouco resfriamento da neblina, portanto, eles se beneficiam da proteção UV da neblina sem uma grande queda na temperatura.

Para o tipo certo de estrela, no entanto, a presença de neblina na atmosfera de um planeta pode ajudar a sinalizar esse mundo como um bom candidato para um estudo mais detalhado. As simulações da equipe indicaram que, para alguns instrumentos planejados para futuros telescópios espaciais, a assinatura espectral da névoa pareceria mais forte do que as assinaturas de alguns gases atmosféricos, como o metano. Essas descobertas estão disponíveis no Astrophysical Journal a partir de 8 de fevereiro, 2017

"Haze pode acabar sendo muito útil, pois tentamos restringir quais exoplanetas são os mais promissores para a habitabilidade, "disse Arney.