Existe vida além da Terra no cosmos? Astrônomos em busca de sinais descobriram que nossa galáxia, a Via Láctea, está repleta de exoplanetas, alguns com condições que poderiam ser adequadas para a vida extraterrestre. Esses mundos orbitam estrelas nas chamadas "zonas habitáveis, "regiões onde os planetas poderiam conter água líquida necessária para a vida como a conhecemos.

Contudo, a questão da habitabilidade é altamente complexa. Pesquisadores liderados pelo físico espacial Chuanfei Dong do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (DOE) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) e da Universidade de Princeton levantaram recentemente dúvidas sobre a água - e, portanto, a habitabilidade potencial de - exoplanetas frequentemente citados que orbitam anãs vermelhas, as estrelas mais comuns da Via Láctea.

Impacto do vento estelar

Em dois artigos na Cartas de jornal astrofísico , os cientistas desenvolvem modelos que mostram que o vento estelar - o derramamento constante de partículas carregadas que varrem para o espaço - pode esgotar gravemente a atmosfera de tais planetas ao longo de centenas de milhões de anos, tornando-os incapazes de hospedar a vida baseada na superfície como a conhecemos.

"A definição tradicional e os modelos climáticos da zona habitável consideram apenas a temperatura da superfície, "Dong disse." Mas o vento estelar pode contribuir significativamente para a erosão a longo prazo e perda atmosférica de muitos exoplanetas, portanto, os modelos climáticos contam apenas parte da história. "

Para ampliar a imagem, o primeiro artigo analisa a escala de tempo da retenção atmosférica em Proxima Centauri b (PCb), que orbita a estrela mais próxima do nosso sistema solar, cerca de 4 anos-luz de distância. O segundo artigo questiona quanto tempo os oceanos poderiam sobreviver em "mundos aquáticos" - planetas que se pensava ter mares que poderiam ter centenas de quilômetros de profundidade.

Efeito duplo

A pesquisa simula o impacto fotoquímico da luz das estrelas e a erosão eletromagnética do vento estelar na atmosfera dos exoplanetas. Esses efeitos são duplos:os fótons da luz das estrelas ionizam os átomos e as moléculas da atmosfera em partículas carregadas, permitindo que a pressão e as forças eletromagnéticas do vento estelar os varram para o espaço. Este processo pode causar graves perdas atmosféricas que impediriam que a água que evapora dos exoplanetas chova de volta sobre eles, deixando a superfície do planeta secar.

Em Proxima Centauri b, o modelo indica que a alta pressão do vento estelar faria com que a atmosfera escapasse e impediria que a atmosfera durasse o suficiente para dar origem à vida baseada na superfície como a conhecemos. "A evolução da vida leva bilhões de anos, "Dong observou." Nossos resultados indicam que o PCb e exoplanetas semelhantes geralmente não são capazes de suportar uma atmosfera em escalas de tempo suficientemente longas quando a pressão do vento estelar é alta. "

"É apenas se a pressão for suficientemente baixa, " ele disse, "e se o exoplaneta tiver um escudo magnético razoavelmente forte como o da magnetosfera da Terra, que o exoplaneta pode reter uma atmosfera e tem potencial para habitabilidade. "

Evolução da zona habitável

Para complicar as coisas, a zona habitável que circunda as estrelas vermelhas pode evoluir com o tempo. Portanto, a alta pressão do vento estelar no início poderia aumentar a taxa de escape atmosférico. Assim, a atmosfera poderia ter erodido muito cedo, mesmo que o exoplaneta fosse protegido por um forte campo magnético como a magnetosfera ao redor da Terra, Dong disse. "Além disso, esses planetas próximos também podem ser travados de forma maré, como a nossa lua, com um lado sempre exposto à estrela. O campo magnético global fraco resultante e o bombardeio constante de vento estelar serviriam para intensificar as perdas de atmosfera no lado voltado para as estrelas. "

Voltando-se para mundos de água, os pesquisadores exploraram três condições diferentes para o vento estelar. Eles variaram de:

• Ventos que atingem a magnetosfera da Terra hoje.
• Antigos ventos estelares fluindo de jovens, Estrelas semelhantes ao Sol que tinham apenas 0,6 bilhão de anos de idade, comparadas com a idade de 4,6 bilhões de anos do Sol.
• O impacto sobre os exoplanetas de uma enorme tempestade estelar como o evento Carrington, que desativou o serviço de telégrafo e produziu auroras em todo o mundo em 1859.

As simulações ilustraram que o antigo vento estelar poderia fazer com que a taxa de escape atmosférico fosse muito maior do que as perdas produzidas pelo vento solar atual que atinge a magnetosfera da Terra. Além disso, a taxa de perda para eventos do tipo Carrington, que se pensa ocorrerem com frequência em jovens estrelas semelhantes ao Sol, foi considerado maior ainda.

"Nossa análise sugere que tais eventos climáticos espaciais podem se provar um fator-chave de perdas atmosféricas para exoplanetas orbitando uma jovem estrela parecida com o Sol, "escrevem os autores.

Alta probabilidade de oceanos secos

Dada a maior atividade de estrelas vermelhas e a localização próxima de planetas em zonas habitáveis, esses resultados indicam a alta probabilidade de superfícies secas em planetas que orbitam estrelas vermelhas que podem ter abrigado oceanos que poderiam dar origem à vida. As descobertas também podem modificar a famosa equação de Drake, que estima o número de civilizações na Via Láctea, diminuindo a estimativa para o número médio de planetas por estrela que podem suportar vida.

Os autores do artigo do PCb observam que prever a habitabilidade de planetas localizados a anos-luz da Terra é, obviamente, repleto de incertezas. Futuras missões, como o Telescópio Espacial James Webb, que a NASA lançará em 2019 para investigar o início da história do universo, será, portanto, "essencial para obter mais informações sobre ventos estelares e atmosferas de exoplanetas, "dizem os autores, "abrindo assim o caminho para estimativas mais precisas das perdas atmosféricas induzidas pelo vento estelar."

Os cientistas identificam mundos potencialmente habitáveis ​​com regularidade. Recentemente, um planeta do tamanho da Terra recém-descoberto orbitando Ross 128, uma estrela anã vermelha que é menor e mais fria do que o sol, localizada a cerca de 11 anos-luz da Terra, foi citado como candidato à água. Os cientistas notaram que a estrela parece estar quiescente e bem comportada, não lançando chamas e erupções que poderiam desfazer condições favoráveis ​​à vida.

Colaborando com Dong no artigo do PCb, estavam físicos da Universidade de Harvard, o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, a Universidade da Califórnia, Los Angeles, e a Universidade de Massachusetts.