p Proxima b, um planeta do tamanho da Terra fora de nosso sistema solar na zona habitável de sua estrela, pode não ser capaz de controlar sua atmosfera, deixando a superfície exposta à radiação estelar prejudicial e reduzindo seu potencial de habitabilidade. p Com apenas quatro anos-luz de distância, Proxima b é nosso vizinho extra-solar mais próximo conhecido. Contudo, devido ao fato de não ter sido visto cruzando na frente de sua estrela hospedeira, o exoplaneta foge ao método usual para aprender sobre sua atmosfera. Em vez de, os cientistas devem confiar em modelos para saber se o exoplaneta é habitável.

p Um desses modelos de computador considerou o que aconteceria se a Terra orbitasse Proxima Centauri, nosso vizinho estelar mais próximo e estrela hospedeira de Proxima b, na mesma órbita de Proxima b. O estudo da NASA, publicado em 24 de julho, 2017, no The Astrophysical Journal Letters , sugere que a atmosfera da Terra não sobreviveria nas proximidades da violenta anã vermelha.

p "Decidimos pegar o único planeta habitável que conhecemos até agora - a Terra - e colocá-lo onde Proxima b está, "disse Katherine Garcia-Sage, um cientista espacial do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e principal autor do estudo. A pesquisa foi apoiada pela coalizão NExSS da NASA - liderando a busca por vida em planetas além do nosso sistema solar - e pelo Instituto de Astrobiologia da NASA.

p Só porque a órbita de Proxima b está na zona habitável, que é a distância de sua estrela hospedeira onde a água pode acumular na superfície de um planeta, não significa que seja habitável. Não leva em consideração, por exemplo, se a água realmente existe no planeta, ou se uma atmosfera poderia sobreviver naquela órbita. As atmosferas também são essenciais para a vida como a conhecemos:ter a atmosfera certa permite a regulação do clima, a manutenção de uma pressão de superfície compatível com a água, proteção contra clima espacial perigoso, e o alojamento dos blocos de construção químicos da vida.

p O modelo de computador de Garcia-Sage e seus colegas usou a atmosfera da Terra, campo magnético e gravidade como proxies para Proxima b's. Eles também calcularam quanta radiação Proxima Centauri produz em média, com base em observações do Observatório de raios-X Chandra da NASA.

p Com esses dados, seu modelo simula como a radiação intensa da estrela hospedeira e as chamas frequentes afetam a atmosfera do exoplaneta.

p "A questão é, quanto da atmosfera é perdida, e com que rapidez esse processo ocorre? ", disse Ofer Cohen, um cientista espacial da Universidade de Massachusetts, Lowell e co-autor do estudo. "Se estimarmos esse tempo, podemos calcular quanto tempo leva para a atmosfera escapar completamente - e comparar isso com o tempo de vida do planeta. "

p Uma estrela anã vermelha ativa como Proxima Centauri remove a atmosfera quando a radiação ultravioleta extrema de alta energia ioniza gases atmosféricos, eliminando elétrons e produzindo uma faixa de partículas eletricamente carregadas. Nesse processo, os elétrons recém-formados ganham energia suficiente para escapar prontamente da gravidade do planeta e sair correndo da atmosfera.

p Cargas opostas atraem, então, à medida que mais elétrons carregados negativamente deixam a atmosfera, eles criam uma separação de carga poderosa que puxa íons carregados positivamente junto com eles, para o espaço.

p Na zona habitável da Proxima Centauri, Proxima b encontra surtos de radiação ultravioleta extrema centenas de vezes maior do que a Terra a partir do sol. Essa radiação gera energia suficiente para remover não apenas as moléculas mais leves - hidrogênio - mas também, hora extra, elementos mais pesados, como oxigênio e nitrogênio.

p O modelo mostra que a poderosa radiação de Proxima Centauri drena a atmosfera semelhante à da Terra em até 10, 000 vezes mais rápido do que acontece na Terra.

p "Este foi um cálculo simples baseado na atividade média da estrela hospedeira, "Garcia-Sage disse." Não considera variações como aquecimento extremo na atmosfera da estrela ou violentas perturbações estelares no campo magnético do exoplaneta - coisas que esperamos fornecer ainda mais radiação ionizante e escape atmosférico. "

p Para entender como o processo pode variar, os cientistas analisaram dois outros fatores que agravam a perda atmosférica. Primeiro, eles consideraram a temperatura da atmosfera neutra, chamada termosfera. Eles descobriram que à medida que a termosfera aquece com mais radiação estelar, o escape atmosférico aumenta.

p Os cientistas também consideraram o tamanho da região sobre a qual ocorre o escape atmosférico, chamada calota polar. Os planetas são mais sensíveis aos efeitos magnéticos em seus pólos magnéticos. Quando as linhas do campo magnético nos pólos estão fechadas, a calota polar é limitada e partículas carregadas permanecem presas perto do planeta. Por outro lado, maior escape ocorre quando as linhas do campo magnético estão abertas, fornecendo uma rota unilateral para o espaço.

p "Este estudo analisa um aspecto subestimado da habitabilidade, que é a perda atmosférica no contexto da física estelar, "disse Shawn Domagal-Goldman, um cientista espacial Goddard não envolvido no estudo. "Os planetas têm muitos sistemas de interação diferentes, e é importante garantir que incluímos essas interações em nossos modelos. "

p Os cientistas mostram que com as temperaturas mais altas da termosfera e um campo magnético completamente aberto, Proxima b pode perder uma quantidade igual à totalidade da atmosfera da Terra em 100 milhões de anos - isso é apenas uma fração dos 4 bilhões de anos de Proxima b até agora. Quando os cientistas assumiram as temperaturas mais baixas e um campo magnético fechado, essa quantidade de massa escapa ao longo de 2 bilhões de anos.

p "As coisas podem ficar interessantes se um exoplaneta mantiver sua atmosfera, mas as taxas de perda atmosférica de Proxima b aqui são tão altas que a habitabilidade é implausível, "disse Jeremy Drake, um astrofísico do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e co-autor do estudo. "Isso questiona a habitabilidade dos planetas ao redor dessas anãs vermelhas em geral."

p Anãs vermelhas como Proxima Centauri ou a estrela TRAPPIST-1 são frequentemente alvo de caça a exoplanetas, porque eles são os mais legais, estrelas menores e mais comuns na galáxia. Porque eles são mais frios e escuros, os planetas precisam manter órbitas estreitas para que a água líquida esteja presente.

p Mas, a menos que a perda atmosférica seja neutralizada por algum outro processo - como uma grande quantidade de atividade vulcânica ou bombardeio de cometa - esta proximidade, os cientistas estão descobrindo com mais frequência, não é promissor para a sobrevivência ou sustentabilidade de uma atmosfera.