Você poderia dizer que o estudo dos planetas extrasolares está em uma fase de transição nos últimos tempos. A data, 4, 525 exoplanetas foram confirmados em 3, 357 sistemas, com outros 7, 761 candidatos aguardando confirmação. Como resultado, estudos de exoplanetas têm se afastado do processo de descoberta e em direção à caracterização, onde observações de acompanhamento de exoplanetas são conduzidas para aprender mais sobre suas atmosferas e ambientes.

No processo, Os pesquisadores de exoplanetas esperam ver se algum desses planetas possui os ingredientes necessários para a vida como a conhecemos. Recentemente, um par de pesquisadores da Northern Arizona University, com o apoio do Virtual Planetary Laboratory (VPL) do Instituto de Astrobiologia da NASA, desenvolveu uma técnica para encontrar oceanos em exoplanetas. A capacidade de encontrar água em outros planetas, um ingrediente chave na vida na Terra, irá percorrer um longo caminho para encontrar vida extraterrestre.

A pesquisa foi conduzida pelo pesquisador de pós-doutorado Dominick J. Ryan, um pesquisador de pós-doutorado na Northern Arizona University (NAU), e Tyler D. Robinson - professor assistente de Astronomia e Ciências Planetárias na NAU e no Instituto de Astrobiologia da NASA. O estudo que descreveu suas descobertas, intitulado "Detecção de oceanos em exoplanetas com análise de componente principal espectral dependente de fase, "apareceu recentemente online e está sendo considerado para publicação pelo Planetary Science Journal .

Quando se trata de caracterização de exoplanetas, a técnica mais promissora é o Método de Trânsito (também conhecido como Fotometria de Trânsito). Isso consiste em monitorar estrelas para quedas periódicas de brilho, que são indicações de planetas passando na frente de suas estrelas-mãe (em relação ao observador). Às vezes, astrônomos também são capazes de obter espectros conforme a luz passa pela atmosfera do planeta em trânsito, revelando coisas sobre sua composição química. Mas, como o Prof. Robinson disse à Universe Today por e-mail, este método não permite observações de superfície:

"Por enquanto, nossas melhores técnicas para caracterizar exoplanetas rochosos não nos dizem muito sobre os ambientes de superfície desses mundos (incluindo se a água líquida está presente). Para o Hubble (e o JWST prestes a lançar), usamos espectroscopia de trânsito para caracterizar a atmosfera de exoplanetas - procurando mudanças muito pequenas no brilho e na cor de uma estrela hospedeira quando um planeta atravessa seu disco. Nesta geometria / configuração, os caminhos muito longos que a luz percorre na atmosfera (mais análogos a ver o Sol ao pôr-do-sol na Terra) significa que a atmosfera profunda (e a superfície) estão obscurecidas. "

No futuro próximo, espera-se que esta situação mude consideravelmente, graças a instrumentos de última geração, como o James Webb Space Telescope (JWST), e observatórios terrestres como o Extremely Large Telescope (ELT). Graças à sua ótica sofisticada, coronógrafos, e espectrômetros, esses telescópios serão capazes de obter imagens de exoplanetas menores que orbitam mais perto de suas estrelas (que é onde os planetas rochosos potencialmente habitáveis ​​têm maior probabilidade de ser encontrados).

Este método consiste em observar a luz refletida diretamente pela atmosfera ou superfície de um exoplaneta, que pode fornecer informações valiosas sobre o clima do planeta e o ambiente de superfície. Além do JWST e ELT, existem inúmeras missões propostas que terão a resolução e sensibilidade necessárias para detectar características de superfície com base na composição atmosférica, identificar a vegetação, evidência de fotossíntese, e talvez até mesmo discernir a presença de luzes artificiais.

Para o bem de seu estudo, Ryan e o Dr. Robinson consideraram como os instrumentos da próxima geração poderiam conduzir estudos de imagem diretos de exoplanetas que revelariam a presença de água superficial. A chave para isso, disse o Dr. Robinson, é procurar "crescentes vermelhos":

"Estão sendo considerados conceitos de missão que forneceriam esses tipos de dados - HabEx e LUVOIR sendo os principais exemplos. Da mesma forma que a luz do sol refletindo no oceano ao ver um pôr do sol em uma praia na Terra parece bastante vermelha, propusemos que oceanos cintilantes em exoplanetas poderiam fazer com que todo o planeta parecesse muito vermelho em fases crescentes.

"Se a famosa foto do Ponto Azul Pálido tivesse sido tirada da Terra quando era um crescente estreito, não seria azul - seria vermelho! Então, procurando por sinais de que um exoplaneta potencialmente semelhante à Terra se torna muito reflexivo e vermelho em fases crescentes, podemos ser capazes de detectar um oceano naquele mundo. "

Uma vez que não existem observações de espaçonaves da Terra para as fases crescentes e comprimentos de onda que foram necessários para testar este método, Ryan e Dr. Robinson confiaram em uma série de simulações do brilho da Terra. Essas simulações foram responsáveis ​​por todos os efeitos realistas causados ​​pela reflexão da luz solar pela água da superfície - desde o brilho do oceano e nuvens até a reflexão atmosférica e superficial.

"Essas simulações mostraram que, quando a Terra é vista em fases mais crescentes, realmente se torna vermelho e reflexivo, "disse o Dr. Robinson." Usando ferramentas que imitavam a aparência de uma Terra distante para uma missão do tipo HabEx ou LUVOIR, mostramos que apenas algumas observações de um mundo parecido com a Terra feitas em algumas fases diferentes (abrangendo a fase quase plena até as fases crescentes) revelariam um avermelhamento de fase crescente indicativo de oceanos. "

Como Dr. Robinson explicou, esta técnica não se aplica ao JWST, mas será possível em missões futuras. Isso inclui o já mencionado Observatório de Exoplanetas Habitáveis ​​(HabEx), um telescópio espacial projetado para estudos diretos de imagens de planetas semelhantes à Terra ao redor de estrelas semelhantes ao Sol; e o Large UV / Optical / IR Surveyor (LUVOIR), uma grande abertura, observatório de vários comprimentos de onda que realizará uma ampla gama de objetivos científicos.

No fim, disse o Dr. Robinson, este estudo fornece um "caminho bem definido" para futuros estudos de imagem diretos visando a caracterização de exoplanetas. "Parte da busca por vida extraterrestre é entender como é comum que mundos rochosos tenham condições habitáveis ​​(oceanos superficiais, pelo menos para exoplanetas) - como mundos habitáveis ​​também são nossos melhores alvos para a caça de bioassinaturas, "disse o Dr. Robinson." Então, ajudamos a resolver uma peça do quebra-cabeça de como localizar mundos onde achamos que a vida poderia surgir. "