p Olhando para o futuro, A NASA e outras agências espaciais têm grandes esperanças no campo da pesquisa de planetas extra-solares. Na década passada, o número de exoplanetas conhecidos atingiu apenas 4000, e muitos mais devem ser encontrados assim que os telescópios da próxima geração forem colocados em serviço. E com tantos exoplanetas para estudar, os objetivos da pesquisa lentamente mudaram do processo de descoberta para a caracterização. p Infelizmente, os cientistas ainda estão preocupados com o fato de que o que consideramos uma "zona habitável" está sujeito a uma série de suposições. Tratando disso, uma equipe internacional de pesquisadores publicou recentemente um artigo no qual indicava como pesquisas futuras de exoplanetas poderiam olhar além dos exemplos analógicos da Terra como indicações de habitabilidade, e adotar uma abordagem mais abrangente.

p O papel, intitulado "Previsões de zonas habitáveis ​​e como testá-las, "apareceu recentemente online e foi enviado como um artigo para a Pesquisa Decadal Astro 2020 sobre Astronomia e Astrofísica. A equipe por trás disso foi liderada por Ramses M. Ramirez, um pesquisador do Earth-Life Science Institute (ELSI) e do Space Science Institute (SSI), a que se juntaram co-autores e co-signatários de 23 universidades e instituições.

p O objetivo da pesquisa decadal é considerar o progresso anterior em vários campos de pesquisa e definir prioridades para a próxima década. Como tal, a pesquisa fornece orientação crucial para a NASA, a Fundação Nacional do Espaço (NSF), e o Departamento de Energia enquanto planejam seus objetivos de pesquisa em astronomia e astrofísica para o futuro.

p Atualmente, muitos desses objetivos se concentram no estudo de exoplanetas, que se beneficiará nos próximos anos com a implantação de telescópios de próxima geração como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o Telescópio Espacial Infravermelho de Campo Amplo (WFIRST), bem como observatórios terrestres como o Extremely Large Telescope (ELT), o telescópio de trinta metros, e o Telescópio Gigante de Magalhães (GMT).

p Uma das principais prioridades da pesquisa de exoplanetas é procurar planetas onde possa existir vida extraterrestre. A este respeito, os cientistas designam os planetas como "potencialmente habitáveis" (e, portanto, dignos de observações posteriores) com base no fato de eles orbitarem ou não dentro das zonas habitáveis ​​de suas estrelas (HZ). Por esta razão, é prudente dar uma olhada no que se passa na definição de um HZ.

p Como Ramirez e seus colegas indicaram em seu artigo, um dos principais problemas com a habitabilidade dos exoplanetas é o número de suposições feitas. Para decompô-lo, a maioria das definições de HZs pressupõe a presença de água na superfície, uma vez que este é o único solvente atualmente conhecido por hospedar vida. Essas mesmas definições pressupõem que a vida requer um planeta rochoso com atividade tectônica orbitando uma estrela adequadamente brilhante e quente.

p Contudo, pesquisas recentes lançaram dúvidas sobre muitas dessas suposições. Isso inclui estudos que indicam que o oxigênio atmosférico não significa automaticamente a presença de vida - especialmente se esse oxigênio for resultado de dissociação química e não da fotossíntese. Outra pesquisa mostrou que a presença de gás oxigênio durante os primeiros períodos da evolução de um planeta pode impedir o surgimento de formas básicas de vida.

p Também, tem havido estudos recentes mostrando que as placas tectônicas podem não ser necessárias para que a vida surja, e que os chamados "mundos aquáticos" podem não ser capazes de suportar a vida (mas ainda poderiam). Além de tudo isso, você tem um trabalho teórico que sugere que a vida poderia evoluir em mares de metano ou amônia em outros corpos celestes.

p O principal exemplo aqui é a lua de Saturno, Titã, que possui um ambiente rico em condições pré-bióticas e química orgânica, que alguns cientistas acham que podem suportar formas de vida exóticas. No fim, cientistas procuram biomarcadores conhecidos como água e dióxido de carbono, porque eles estão associados à vida na Terra, o único exemplo conhecido de um planeta com vida.

p Mas, como Ramirez explicou à Universe Today por e-mail, esta mentalidade (onde análogos da Terra são considerados adequados para a vida) ainda está repleta de problemas:

p "A definição clássica de zona habitável é falha porque sua construção é baseada principalmente em argumentos climatológicos centrados na Terra que podem ou não ser aplicáveis ​​a outros planetas potencialmente habitáveis. Por exemplo, ele assume que as atmosferas de CO2 com várias barras podem ser suportadas em planetas potencialmente habitáveis ​​perto da borda externa da zona habitável. Contudo, esses altos níveis de CO2 são tóxicos para as plantas e animais terrestres, e, portanto, sem uma melhor compreensão dos limites da vida, não sabemos quão razoável é essa suposição.

p "O HZ clássico também assume que CO2 e H2O são os principais gases de efeito estufa que sustentam planetas potencialmente habitáveis, mas vários estudos nos últimos anos desenvolveram definições alternativas de HZ usando diferentes combinações de gases de efeito estufa, incluindo aqueles que, embora relativamente menor na Terra, pode ser importante para outros planetas potencialmente habitáveis. "

p Em um estudo anterior, Dr. Ramirez mostrou que a presença de gás metano e hidrogênio também pode causar alerta global, e assim estender um pouco o HZ clássico. Isso aconteceu apenas um ano depois que ele e Lisa Kaltenegger (professora associada do Carl Sagan Institute na Cornell University) produziram um estudo mostrando que a atividade vulcânica (que libera gás hidrogênio na atmosfera) também pode estender o HZ de uma estrela.

p Felizmente, pesquisadores terão a oportunidade de testar essas definições, graças à implantação de telescópios de última geração. Não só os cientistas serão capazes de testar algumas das suposições antigas nas quais os HZs se baseiam, eles serão capazes de comparar diferentes interpretações. De acordo com o Dr. Ramirez, um bom exemplo é fornecido pelos níveis de gás CO2 que dependem da distância de um planeta de sua estrela:

p "Telescópios de próxima geração poderiam testar a zona habitável procurando um aumento previsto na pressão atmosférica de CO2 quanto mais longe que os planetas potencialmente habitáveis ​​estão de suas estrelas. Isso também testaria se o ciclo carbonato-silicato, que é o que muitos acreditam ter mantido nosso planeta habitável por grande parte de sua história, é um processo universal ou não. "

p Nesse processo, rochas de silicato são convertidas em rochas de carbono por meio de intemperismo e erosão, enquanto as rochas de carbono são convertidas em rochas de silicato por meio de atividades vulcânicas e geológicas. Este ciclo garante a estabilidade a longo prazo da atmosfera da Terra, mantendo os níveis de CO2 consistentes ao longo do tempo. Também ilustra que a água e as placas tectônicas são essenciais para a vida como a conhecemos.

p Contudo, este tipo de ciclo só pode existir em planetas que possuem terra, que efetivamente exclui "mundos de água". Acredita-se que esses exoplanetas - que podem ser comuns em torno de estrelas do tipo M (anãs vermelhas) - tenham até 50% de água em massa. Com essa quantidade de água em suas superfícies, "mundos aquáticos" são susceptíveis de ter camadas densas de gelo em sua fronteira manto-núcleo, evitando assim a atividade hidrotérmica.

p Mas, como já foi observado, há algumas pesquisas que indicam que esses planetas ainda podem ser habitáveis. Embora a abundância de água impeça a absorção de dióxido de carbono pelas rochas e suprima a atividade vulcânica, simulações mostraram que esses planetas ainda podem circular o carbono entre a atmosfera e o oceano, mantendo assim o clima estável.

p Se esses tipos de mundos oceânicos existem, diz o Dr. Ramirez, os cientistas puderam detectá-los por meio de sua densidade planetária mais baixa e atmosfera de alta pressão. E depois há a questão de vários gases de efeito estufa, que nem sempre são uma indicação de atmosferas planetárias mais quentes, dependendo do tipo de estrela.

p "Embora o metano aqueça nosso planeta, descobrimos que o metano realmente resfria as superfícies de planetas em zonas habitáveis ​​orbitando estrelas anãs vermelhas, "disse ele." Se for esse o caso, altas quantidades de metano na atmosfera em tais planetas podem significar condições de congelamento que talvez sejam inadequadas para abrigar vida. Seremos capazes de observar isso em espectros planetários. "

p Falando em anãs vermelhas, o debate continua se os planetas que orbitam essas estrelas seriam ou não capazes de manter uma atmosfera. Nos últimos anos, várias descobertas sugeriram que rochoso, planetas bloqueados pelas marés são comuns em torno de estrelas anãs vermelhas, e que eles orbitam dentro dos respectivos HZs de suas estrelas.

p Contudo, pesquisas subsequentes reforçaram a teoria de que a instabilidade das estrelas anãs vermelhas provavelmente resultaria em erupções solares que retirariam a atmosfera de quaisquer planetas que as orbitam. Por último, Ramirez e seus colegas levantam a possibilidade de que planetas habitáveis ​​possam ser encontrados orbitando estrelas do tipo A da sequência principal, que até recentemente eram considerados candidatos improváveis. Estrelas do tipo A da sequência principal Sirius A, Altair, e Vega era considerada muito brilhante e quente para ser habitável.

p Ramirez diz, "Também estou interessado em descobrir se existe vida em planetas de zonas habitáveis ​​orbitando estrelas A. Não há muitas avaliações publicadas sobre a habitabilidade planetária de estrelas A, mas algumas arquiteturas de próxima geração planejam observá-los. Em breve aprenderemos mais sobre a adequação das estrelas A para o resto da vida. "

p Em última análise, estudos como este, que questionam a definição de "zona habitável, "será útil quando as missões da próxima geração começarem as operações científicas. Com resolução mais alta, instrumentos mais sensíveis, eles serão capazes de testar e validar muitas das previsões feitas por cientistas.

p Esses testes também irão confirmar se a vida poderia ou não existir lá fora apenas como a conhecemos, ou também além dos parâmetros que consideramos "semelhantes à Terra". Ramirez diz que o estudo que ele e seus colegas conduziram também destaca a importância de continuarmos a investir em tecnologia avançada de telescópio:

p "Nosso artigo também enfatiza a importância de um investimento contínuo em tecnologia avançada de telescópios. Precisamos ser capazes de encontrar e caracterizar o maior número possível de planetas com zonas habitáveis ​​se quisermos maximizar nossas chances de encontrar vida. No entanto, Também espero que nosso artigo inspire as pessoas a sonharem além dos próximos 10 anos. Eu realmente acredito que eventualmente haverá missões que serão muito mais capazes do que qualquer coisa que estamos projetando atualmente. Nossos esforços atuais são apenas o começo de um esforço muito mais comprometido para nossa espécie. "

p A reunião da Pesquisa Decadal de 2020 está sendo organizada conjuntamente pelo Conselho de Física e Astronomia e pelo Conselho de Estudos Espaciais da Academia Nacional de Ciências, e será seguido por um relatório a ser lançado em cerca de dois anos a partir de agora.