Os exploradores marítimos do século 16 encontraram muitos novos lares para a humanidade longínqua, cantos desconhecidos do mundo. Embora possa parecer que tal colonização parou desde então, alguns argumentaram que é apenas uma questão de tempo até que os humanos comecem a se mover para "exoplanetas" em sistemas estelares estranhos. Mas quão próximos estamos de tal expansão?

Isso é o que os cientistas Danielle George e Stephen Hawking decidiram explorar em um novo programa de TV, A busca por uma nova terra, na BBC2. O programa, que será lançado em 11 de setembro, irá apresentar os últimos esforços para encontrar esses exoplanetas semelhantes à Terra e considerar o que seria necessário para colonizá-los no futuro.

Os exoplanetas são muito pequenos em comparação com as estrelas que orbitam e normalmente estão muito distantes - o que significa que não podemos realmente vê-los com telescópios. Apesar disso, os cientistas já detectaram cerca de 3, 600 exoplanetas confirmados e outros 2, 400 candidatos. Contudo, não somos capazes de produzir nem mesmo imagens simples da grande maioria deles, pois seu sinal fraco é geralmente abafado por sua estrela hospedeira muito mais brilhante. Então, como podemos julgar o quão habitável um exoplaneta é quando podemos nem mesmo ser capazes de vê-lo com nossos maiores telescópios?

A maioria dos exoplanetas foi encontrada usando o método de trânsito, que mede quedas no brilho de uma estrela à medida que um planeta se move na frente de sua estrela hospedeira. Isso nos permite estimar o raio do planeta e o período de sua órbita.

As propriedades das próprias estrelas hospedeiras são geralmente bem conhecidas, o que significa que a física simples pode nos ajudar a descobrir a que distância os planetas estão de suas estrelas com base em suas órbitas. A partir disso, obtemos uma boa estimativa da temperatura do planeta, pelo menos no topo de sua atmosfera.

O puxão gravitacional do planeta em seu hospedeiro também pode ser medido procurando um desvio Doppler na luz da estrela hospedeira. O efeito Doppler descreve a mudança na frequência observada de uma onda quando há movimento relativo entre a fonte da onda e o observador. Quando isso é medido para um planeta em trânsito, nos dá uma medida precisa da massa do planeta.

Armados com a massa e o raio do planeta, somos então capazes de determinar sua densidade média e gravidade superficial. A densidade média pode nos ajudar a decidir se o planeta é provavelmente uma bola de gás como Júpiter ou um mundo rochoso mais denso como a Terra. A gravidade da superfície nos diz se o planeta pode manter uma atmosfera e se a atmosfera provavelmente seria muito fina ou muito densa para nosso conforto.

Isso é muita informação. Mas fica melhor. Agora estamos começando a medir a composição química de várias atmosferas de exoplanetas. Enquanto os planetas estão em trânsito, sua atmosfera é iluminada por trás pela estrela. Na terra, o processo de "espalhamento de Rayleigh" faz com que nosso céu pareça azul, pois a luz do sol azul é espalhada com muito mais força do que a luz vermelha. Se os alienígenas vissem a Terra em trânsito contra o sol, eles veriam que nossa atmosfera retroiluminada bloqueia a luz azul mais do que a vermelha, o que significa que eles saberiam que a Terra tem um céu azul.

A mesma técnica básica também pode ser usada para medir moléculas que absorvem luz, como água, metano, oxigênio, ozônio ou óxido nitroso. Em princípio, com instrumentos mais sensíveis que os nossos, os alienígenas veriam assinaturas de poluentes atmosféricos feitos pelo homem. Eles poderiam então concluir que a Terra pode abrigar uma civilização avançada.

Novas janelas no universo

Moléculas incluindo água, metano e oxigênio foram detectados em mais de 40 exoplanetas confirmados até agora e a lista em breve crescerá dramaticamente com os lançamentos da missão TESS e JWST da NASA no próximo ano, o sucessor do Telescópio Espacial Hubble. Estes serão seguidos na próxima década pela missão PLATO da Agência Espacial Europeia e possivelmente sua missão de caracterização de planetas Ariel.

Enquanto isso, no chão, o Observatório Europeu do Sul está construindo o Extremely Large Telescope. Este será capaz de coletar dez vezes mais luz estelar do que qualquer telescópio óptico anterior e será capaz de sondar a atmosfera de planetas semelhantes à Terra próximos com detalhes sem precedentes.

Essas instalações nos permitirão começar a procurar moléculas indicativas de atividade biológica (assinaturas de biomarcadores) em planetas próximos. As assinaturas de biomarcadores de exemplo podem incluir grandes abundâncias de combinações de moléculas como oxigênio e metano, que reagem entre si em escalas de tempo curtas. Na Terra, sua abundância é constantemente reabastecida por organismos vivos.

É claro que há muitos outros fatores além das características do planeta em massa que contribuem criticamente para o sucesso da vida evoluída aqui na Terra. A verdade é que nossos descendentes não saberão com certeza que encontraram a Terra-2 até que tentem viver nela. Então, embora não entregássemos um mapa vazio aos nossos bravos exploradores espaciais do futuro, estamos muito longe de poder garantir-lhes acomodações habitáveis.

Jornada impossível?

E, vamos ser claros, o longo tempo de viagem até nosso vizinho exoplaneta mais próximo, Proxima b, significa que é definitivamente uma passagem só de ida. De fato, com a tecnologia atual, essa jornada levaria dezenas de milhares de anos.

As alternativas que nos permitiriam viajar dentro de uma única vida humana envolvem o domínio da tecnologia próxima à velocidade da luz. Existem alguns planos ambiciosos em andamento sobre isso. Outra abordagem seria desenvolver técnicas confiáveis ​​de hibernação humana de longo prazo.

Durante a viagem, os astronautas também precisam se proteger de doses potencialmente fatais de raios cósmicos. Eles também devem evitar desgaste muscular e esquelético, e lidar com as demandas psicológicas de ficar trancado por anos em uma grande lata. No destino deles, eles também terão que se ajustar à vida como um alienígena, sem as vantagens da adaptação evolutiva de que desfrutamos na Terra. Este é provavelmente o maior desafio de todos.

Todas as coisas consideradas, é uma longa jornada para um homem, um gigantesco lance de dados para a humanidade.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.