p Uma equipe de astrônomos da Universidade de Chicago e do Grinnell College busca mudar a maneira como os cientistas abordam a busca por planetas semelhantes à Terra orbitando outras estrelas que não o sol. Eles são a favor de uma abordagem estatística comparativa na busca de planetas habitáveis ​​e vida além do sistema solar. p "A natureza da prova não deve ser:'Podemos apontar para um planeta e dizer, sim ou não, esse é o planeta que hospeda vida alienígena, "disse Jacob Bean, professor associado de astronomia e astrofísica na UChicago. “É um exercício estatístico. O que podemos dizer de um conjunto de planetas sobre a frequência de existência de ambientes habitáveis, ou a frequência da existência de vida nesses planetas? "

p A abordagem padrão de pesquisa de exoplanetas, ou planetas que orbitam estrelas distantes, envolveu o estudo de um pequeno número de objetos para determinar se eles têm os gases corretos nas quantidades e proporções adequadas para indicar a existência de vida. Mas em um artigo recente com co-autores Dorian Abbot e Eliza Kempton no Cartas de jornal astrofísico , Bean descreve a necessidade de "pensar sobre as técnicas e abordagens da astronomia neste jogo - não como cientistas planetários estudando exoplanetas."

p "A natureza nos forneceu um grande número de sistemas planetários, "disse Kempton, professor assistente de física no Grinnell College em Iowa. "Se pesquisarmos um grande número de planetas com medições menos detalhadas, ainda podemos ter uma noção estatística de quão predominantes são os ambientes habitáveis ​​em nossa galáxia. Isso nos daria uma base para o futuro, pesquisas mais detalhadas. "

p Kempton e Bean atestam os desafios de fazer observações detalhadas de um planeta potencialmente semelhante à Terra. Juntos, eles estudaram anteriormente a super-Terra conhecida como GJ 1214b, um exoplaneta com massa maior que a da Terra, mas menor que gigantes gasosos como Netuno e Urano. GJ 1214b revelou-se bastante nublado, o que os impedia de determinar a composição de sua atmosfera.

p "Um grande estudo estatístico nos permitirá observar muitos planetas, "Kempton disse." Se qualquer objeto se revelar particularmente desafiador de observar, como GJ 1214b, isso não será uma grande perda para o programa de observação como um todo. "

p Observatório Kepler, um divisor de águas

p A inspiração para o artigo veio da participação de Bean na Equipe de Definição de Ciência e Tecnologia que está avaliando o potencial para um novo telescópio espacial, Grande pesquisa UV / Ótica / Infravermelha proposta da NASA (LUVOIR).

p Uma das prioridades científicas do LUVOIR é a busca por planetas semelhantes à Terra. Durante uma reunião de equipe, Bean e seus colegas listaram todas as propriedades de um exoplaneta potencialmente habitável que eles precisam medir e como fariam para obter os dados. Dado o estado atual da tecnologia, Bean concluiu que é improvável que os cientistas consigam confirmar se um exoplaneta individual é adequado para a vida ou se a vida realmente existe.

p No entanto, astrônomos reuniram uma quantidade impressionante de dados exoplanetários do observatório espacial Kepler da NASA, que opera desde 2009.

p "O Kepler mudou completamente o jogo, "Bean disse." Em vez de falar sobre alguns planetas ou algumas dezenas de planetas, de repente, tínhamos alguns milhares de candidatos a planetas. Eles eram candidatos a planetas porque o Kepler não podia provar definitivamente que o sinal que estava vendo era devido a planetas. "

p A abordagem padrão tem sido fazer observações adicionais para cada candidato para descartar possíveis cenários de falsos positivos, ou para detectar o planeta com uma segunda técnica.

p "É muito lento. Um planeta de cada vez, muitas observações diferentes, "Bean observou. Mas uma alternativa é fazer cálculos estatísticos para a probabilidade de falsos positivos entre esses milhares de candidatos a exoplanetas. Essa nova abordagem levou diretamente a um bom entendimento da frequência de exoplanetas de tamanhos diferentes. Por exemplo, os cientistas agora podem dizer que a frequência de planetas do tipo super-Terra é de 15 por cento, mais ou menos 5 por cento.

p Papel da espectroscopia

p Os estudos espectroscópicos desempenham um papel fundamental na caracterização dos exoplanetas. Isso envolve determinar a composição de uma atmosfera planetária medindo seus espectros, a radiação distinta que os gases absorvem em seus próprios comprimentos de onda particulares. Bean e seus co-autores sugerem focar no que pode ser aprendido medindo os espectros de um grande conjunto de exoplanetas terrestres.

p A espectroscopia pode, por exemplo, ajudar os pesquisadores exoplanetários a verificar um fenômeno chamado feedback de intemperismo do silicato, que atua como um termostato planetário. Através do intemperismo do silicato, a quantidade de dióxido de carbono atmosférico varia de acordo com os processos geológicos. Vulcões emitem dióxido de carbono na atmosfera, mas a chuva e as reações químicas que ocorrem nas rochas e sedimentos também removem o gás da atmosfera.

p O aumento das temperaturas colocaria mais vapor de água na atmosfera, que então começa a chover, aumentando a quantidade de dióxido de carbono dissolvido que interage quimicamente com as rochas. Essa perda de dióxido de carbono da atmosfera tem um efeito de resfriamento. Mas quando um planeta começa a esfriar, o desgaste das rochas diminui e a quantidade de dióxido de carbono aumenta gradualmente a partir de suas fontes vulcânicas, o que causa o aumento das temperaturas.

p Observações em escala global sugerem que a Terra experimentou feedback de intemperismo de silicato. Mas as tentativas de verificar se o processo está operando hoje na escala de bacias hidrográficas individuais têm se mostrado difíceis.

p "Os resultados são muito barulhentos. Não há um sinal claro, "Abbot disse." Seria ótimo ter outra confirmação independente de exoplanetas. "

p Todos os três co-autores estão interessados ​​em detalhar os detalhes dos experimentos que propuseram em seu artigo. Abbot planeja calcular quanto dióxido de carbono seria necessário para manter um planeta habitável em uma gama de intensidades de radiação estelar enquanto altera vários parâmetros planetários. Ele também avaliará o quão bem um instrumento futuro seria capaz de medir o gás.

p "Então, vamos juntar isso para ver quantos planetas precisaríamos observar para detectar a tendência que indica um feedback de intemperismo de silicato, "Abbot explicou.

p Bean e Kempton, Enquanto isso, estão interessados ​​em detalhar o que é um censo estatístico de gases biologicamente significativos, como o oxigênio, o dióxido de carbono e o ozônio podem revelar sobre a habitabilidade planetária.

p "Gostaria de obter uma melhor compreensão de como alguns dos telescópios da próxima geração serão capazes de distinguir tendências estatísticas que indicam planetas habitáveis ​​- ou habitados, "Kempton disse.