p As oscilações ressonantes da atmosfera de um planeta causadas por marés gravitacionais e pelo aquecimento de sua estrela podem impedir que a rotação de um planeta diminua constantemente ao longo do tempo, de acordo com uma nova pesquisa de Caleb Scharf, quem é o Diretor de Astrobiologia da Universidade de Columbia. Suas descobertas sugerem que o efeito é aumentado para um planeta com uma atmosfera que foi oxigenada pela vida, e as 'marés atmosféricas' resultantes poderiam até atuar como uma bioassinatura. p As marés podem distorcer a massa de um planeta, que por sua vez afeta sua rotação. Estamos mais familiarizados com as marés gravitacionais, que na Terra sentimos pela gravidade da Lua e do Sol. Essas marés gravitacionais criam protuberâncias conforme a Terra gira, e a Lua e o Sol puxam essas protuberâncias, diminuindo a rotação.

p Por contraste, marés atmosféricas, às vezes chamadas de marés térmicas ou solares, ocorrem quando a luz solar aquece a superfície e o ar no lado diurno da Terra. Esse aquecimento muda a massa da atmosfera do ponto mais quente para os pontos mais frios do planeta. Tal como acontece com as marés gravitacionais, as marés atmosféricas causam protuberâncias que são vulneráveis ​​à atração gravitacional. Essas protuberâncias mudam sutilmente a forma da atmosfera da Terra, esticando-o de uma esfera para algo um pouco menos simétrico e mais elíptico. Scharf sugere imaginar uma 'alça' na Terra, e que as forças que puxam a alça atmosférica podem ajudar a acelerar ou desacelerar a rotação do planeta.

p Frequências ressonantes

p Usualmente, os efeitos produzidos por essas forças de maré térmicas são relativamente pequenos, mas os efeitos podem ser aumentados em certas circunstâncias, como em ressonâncias. Estas são frequências vibracionais naturais que descrevem o movimento ondulante das pontes ao vento, ou sendo empurrado cada vez mais alto em um balanço. A redistribuição atmosférica torna-se amplificada quando a taxa de rotação do planeta coincide com a frequência natural de oscilação da atmosfera.

p Scharf usa outra metáfora para explicar a ressonância:"É como tocar um violino, " ele conta Revista Astrobiologia . "A atmosfera é uma corda de violino enrolada ao redor do planeta. Se você puxar o arco na velocidade adequada ao longo da corda, você consegue a nota certa e o som mais alto. "

p Os cientistas acreditam que a ressonância ocorreu com a Terra quando seus dias duravam cerca de 21 horas. A duração do dia teria criado um pico no movimento atmosférico, o que significa que teria sentido as mais fortes ondas de maré do Sol e da Lua, criando uma 'alça' particularmente grande e torque máximo. Nessa ressonância, a influência de uma estrela sobre a atmosfera de um planeta é maior, assim como os efeitos na rotação do planeta. Um fenômeno chamado 'aprisionamento ressonante' pode ocorrer quando as forças opostas exercidas no manípulo atmosférico, e pelas marés gravitacionais usuais do planeta, alcançar o equilíbrio, travando na taxa de rotação do planeta.

p Saindo da armadilha

p De acordo com Scharf, pesquisas sugerem que a Terra pode ter ficado presa de forma ressonante na duração do dia de 21 horas por "centenas de milhões de anos, "talvez na era pré-cambriana, há mais de 500 milhões de anos. Os efeitos da captura ressonante são difíceis de medir por si próprios, mas, em geral, Scharf observa que os planetas com rotações mais rápidas têm equadores mais quentes e pólos mais frios. Estar preso ressonantemente pode ter afetado o clima da Terra, mas mais importante é o papel da armadilha ressonante na evolução do clima.

p A ressonância pode ser (e no caso da Terra teria sido necessariamente) quebrada por flutuações de temperatura, como um aquecimento rápido após um congelamento profundo, o que reiniciaria o aumento da duração do dia ao longo de milhões de anos à medida que a rotação de um planeta retoma a desaceleração.

p Por exemplo, é possível que 3 a 4 bilhões de anos atrás, A Terra teve um dia de 12 horas, e com o tempo aumentou para 24 horas. Em algum momento no futuro distante, um dia na Terra pode durar mais de 24 horas.

p Um fenômeno comum

p Uma vez que a maioria dos planetas experimentam marés gravitacionais que podem afetar sua rotação, Scharf acredita que outros planetas rochosos eventualmente experimentariam armadilha ressonante, resultando em um dia sendo mantido constante por longos períodos de tempo.

p Rory Barnes, professor do Laboratório Virtual Planetário da NASA da Universidade de Washington, concorda que esse processo pode ser generalizado.

p "Enquanto Scharf reproduzia resultados anteriores para a Terra, seu modelo desse fenômeno complicado é simples e elegante, "ele diz." No entanto, é difícil dizer de forma conclusiva quais podem ser os efeitos em qualquer planeta específico, dada a complicada influência dos climas, condições atmosféricas, Tamanho, etc. Mas a tentativa de primeira ordem de Scharf de desembaraçar esses fatores fornece idéias para um refinamento posterior. "

p Uma implicação particularmente interessante do trabalho de Scharf é a possibilidade de que a atividade biológica também possa afetar a rotação de um planeta. Moléculas como o ozônio tornam a atmosfera mais quente, o que torna as marés térmicas mais fortes e muda a ressonância para dias mais curtos. Se a vida em um planeta produz oxigênio, o planeta acumularia ozônio que promove a captura ressonante mais cedo na história do planeta. Essas possibilidades "dependem todas da sequência de eventos, "diz Scharf. Se a Terra estivesse no meio de uma ressonância, o aumento do ozônio pode quebrá-lo; se a Terra já tivesse experimentado ressonância, ele poderia entrar naquele estado novamente.

p Um feedback positivo para a vida?

p A questão de um milhão de dólares é se as alterações rotacionais produzidas pela oxigenação ou pelo ozônio levariam à vida. Este é um processo de feedback positivo que ajuda a vida a influenciar seu ambiente planetário de uma forma que ajuda a propagar essa vida? Scharf diz que é muito cedo para dizer com certeza, mas se a atividade biológica pode ajudar a bloquear o estado ressonante, a presença de vida pode gerar um ciclo de feedback.

p Se os cientistas pudessem obter mais dados sobre a evolução da rotação da Terra nos últimos quatro bilhões de anos, eles poderiam "compará-lo com nossos dados sobre a oxigenação atmosférica e procurar correlações que possam sugerir os efeitos da oxigenação no aprisionamento ressonante - o que seria bastante impressionante, mas bem possivel, "diz Scharf. Barnes concorda, chamando isso de uma "ideia provocativa que merece um estudo mais aprofundado."

p Outra ideia para um exame futuro é se as taxas de rotação planetária poderiam fornecer suporte circunstancial para a habitabilidade potencial de um planeta.

p "Detectar as taxas de rotação dos planetas é incrivelmente difícil, "diz Scharf, "mas, dados os avanços nas ciências exoplanetárias, talvez haja uma maneira de fazer isso. "

p Mesmo que os cientistas pudessem descobrir como medir a taxa de rotação dos planetas rochosos, Scharf duvida que eles encontrem uma 'arma fumegante' que se conecte causalmente à presença de vida biológica. Contudo, os cálculos da taxa de rotação podem ser uma das muitas ferramentas que os astrobiólogos usam para procurar planetas que sustentam vida. Barnes adoraria ver "um experimento que isole o papel da biologia na taxa de rotação e habitabilidade potencial de um planeta, "mas enquanto isso, ele adicionará observações da taxa de rotação à sua lista de verificação extraterrestre. p Esta história foi republicada como cortesia da Revista Astrobiologia da NASA. Explore a Terra e muito mais em www.astrobio.net.