p Planetas extra-solares estão sendo descobertos em uma taxa rápida - 4, 531 planetas em 3, 363 sistemas (com outros 7, 798 candidatos aguardando confirmação). Destes, 166 foram identificados como planetas rochosos (também conhecidos como "semelhantes à Terra"), enquanto outro 1, 389 foram classificados como planetas rochosos que são várias vezes o tamanho da Terra ("Super-Terras"). À medida que mais e mais descobertas são feitas, o foco dos astrônomos está mudando do processo de descoberta para a caracterização. p A fim de quantificar se algum desses exoplanetas é habitável, astrônomos e astrobiólogos estão procurando maneiras de detectar biomarcadores e outros sinais de processos biológicos. De acordo com um novo estudo, indicações de um ciclo de silicato de carbono podem ser a chave. Na terra, este ciclo garante que nosso clima permaneça estável por eras, e pode ser a chave para encontrar vida em outros planetas.

p O estudo, intitulado "Ciclo de carbono e habitabilidade de exoplanetas semelhantes à Terra, "foi conduzido por Amanda Kruijver, Dennis Höning, e Wim van Westrenen - três cientistas da Terra com a Vrije Universiteit Amsterdam. Höning também é bolsista do Origins Center, um instituto nacional de ciências com sede na Holanda, comprometido em pesquisar as origens e a evolução da vida em nosso Universo. Seu estudo foi publicado recentemente em The Planetary Science Journal .

p Na terra, este ciclo de duas etapas garante que o dióxido de carbono (CO ₂ ) os níveis em nossa atmosfera permanecem relativamente consistentes ao longo do tempo. Na primeira etapa, o dióxido de carbono é removido da nossa atmosfera ao reagir com o vapor de água para formar ácido carbônico, que desgasta e dissolve a rocha de silicato. Os produtos desse intemperismo são arrastados para os oceanos, criando rochas carbonáticas que afundam no fundo do mar e se tornam parte do manto terrestre.

p É aqui que entra a segunda etapa. Uma vez no manto, rochas carbonáticas são derretidas para criar magma de silicato e CO ₂ gás, o último é liberado de volta para a atmosfera por meio de erupções vulcânicas. Como o Dr. Höning explicou à Universe Today por e-mail, o processo também é afetado por mudanças nas condições de superfície:

p "Importante, a velocidade deste processo depende da temperatura da superfície:Se a superfície ficar mais quente, as reações de intemperismo aceleram, e mais CO ₂ pode ser removido da atmosfera. Desde CO ₂ é um gás de efeito estufa, este mecanismo esfria a superfície, então temos um feedback de estabilização. Temos que apontar que esse feedback estabilizador precisa de muito tempo para ser eficiente, na ordem de centenas de milhares de anos ou mesmo milhões de anos. "

p Uma consideração importante é como o Sol está ficando mais quente com o tempo, Dr. Höning acrescentou. Comparado com a história inicial da Terra, nosso planeta agora recebe cerca de 30% mais energia do Sol, é por isso que o CO atmosférico ₂ os níveis eram mais elevados no passado distante. Portanto, é seguro dizer que o intemperismo se torna mais pronunciado à medida que um planeta envelhece e que o CO atmosférico ₂ os níveis cairão em uma taxa crescente neste ponto de sua evolução.

p Uma vez que este é um processo químico simples, não há razão para pensar que um ciclo de silicato de carbono não poderia funcionar em outros planetas - desde que eles tenham água líquida em suas superfícies. Para pesquisadores de exoplanetas e astrobiólogos, a presença de água líquida tem sido crítica para a busca contínua por vida extraterrestre. A questão das placas tectônicas também foi levantada, uma vez que desempenha um papel significativo na manutenção da habitabilidade da Terra ao longo do tempo. Disse o Dr. Höning:

p "Em nosso próprio sistema solar, apenas o planeta Terra tem placas tectônicas e, portanto, subdução. A razão para isso não é totalmente clara e sujeita a estudos modernos - provavelmente tem a ver com a composição da rocha, tamanho do planeta, temperatura da superfície, ou com a existência de água líquida na própria superfície.

p "Se tivéssemos intemperismo em um exoplaneta, mas sem subducção, os carbonatos produzidos se acumulariam na superfície e podem se tornar instáveis ​​novamente após milhões de anos. Exploramos esse cenário em um trabalho anterior e descobrimos que o clima ainda seria regulado até certo ponto, embora um pouco menos eficientemente do que com placas tectônicas como assumido neste artigo. "

p Dr. Höning e seus colegas não estão sozinhos quando se trata de investigar se as placas tectônicas e a atividade geológica são essenciais para a vida. Nos últimos anos, pesquisa semelhante foi conduzida que considerou se planetas com tampa estagnada (onde a superfície e o manto consistem em uma placa inativa) cobertos por oceanos ainda poderiam ter um ciclo de carbono - com resultados encorajadores.

p Para o bem de seu estudo, Dr. Höning e seus colegas procuraram determinar se um ciclo de silicato de carbono seria possível em outros planetas rochosos que variam de "semelhantes à Terra" a "Super-Terras". Para este fim, eles criaram um modelo que reproduziu o ciclo de carbonato-silicato da Terra e levou em consideração todos os processos relevantes, incluindo evolução interior, liberação vulcânica de gases, intemperismo, e subducção. Eles então consideraram como o modelo poderia ser sensível a mudanças de tamanho e massa.

p "Por exemplo, a pressão dentro de planetas massivos aumenta mais fortemente com a profundidade, uma vez que a gravidade é maior, "disse o Dr. Höning." A pressão tem um efeito na profundidade de fusão e também na força da convecção do manto, que determina a taxa de resfriamento interno. Portanto, atualizamos todas as partes do modelo que são sensíveis ao tamanho ou massa do planeta e, portanto, poderíamos explorar a influência desses parâmetros na habitabilidade dos exoplanetas. "

p O que eles descobriram foi que um aumento na massa (até um ponto) resultaria em temperaturas superficiais médias mais altas, alterando assim o que seria considerada a zona habitável circunsolar do planeta (também conhecida como "Zona Cachinhos Dourados"). Disse o Dr. Höning:

p "Descobrimos que os exoplanetas da idade da Terra, mas ~ 3 vezes mais massivos, deveriam ter taxas de liberação vulcânica mais altas, já que seu interior é muito mais quente e a convecção do manto, portanto, mais vigorosa. O ciclo carbonato-silicato ainda pode regular o clima nesses planetas, no entanto, esperamos uma superfície mais quente. Portanto, a distância ideal entre o planeta e a estrela para manter a água líquida na superfície do planeta é um pouco mais longe do que a distância da Terra ao Sol. "

p Contudo, os resultados foram opostos quando eles aumentaram a massa de um planeta rochoso em até 10 vezes a da Terra (o que corresponde a ~ 2 raios da Terra). "Aqui, a pressão dentro desses planetas é tão grande que a atividade vulcânica e a liberação de CO ₂ fica menor, "disse ele." No entanto, uma vez que o calor de seu interior não é perdido de forma tão eficiente, liberação de CO ₂ torna-se particularmente eficiente na evolução posterior. Infelizmente, a luminosidade estelar também aumenta com o tempo, então o planeta pode ficar quente demais para a existência de água líquida. "

p Existem muitas conclusões a partir desses resultados. Para um, o estudo demonstra que tamanho e massa são parâmetros importantes para a habitabilidade planetária. Ao mesmo tempo, tamanho e massa estão entre os poucos parâmetros aos quais os cientistas têm acesso no momento. Tal como acontece com os meios de detecção disponíveis - o Método de Trânsito, por exemplo, é muito bom em restringir essas duas propriedades - os cientistas são um tanto limitados por meios indiretos e devem confiar em extrapolações e modelagem.

p Contudo, esses dois parâmetros ainda são muito úteis para restringir quais tipos de planetas rochosos podem ser habitáveis ​​e quais não têm probabilidade de sustentar vida. O que mais, eles mostram como a idade e a massa de um planeta desempenham um papel significativo na manutenção do ciclo do carbono, e, portanto, a habitabilidade do planeta. Ao considerar esses fatores juntos, os cientistas serão capazes de dizer se um planeta é "potencialmente habitável com mais segurança". Como o Dr. Höning resumiu:

p "Uma das principais conclusões do nosso artigo é que devemos realmente olhar para a combinação do tamanho do planeta e idade para ter uma ideia sobre a habitabilidade. Planetas do tamanho da Terra devem ser habitáveis ​​por um longo período de tempo, mas suas atmosferas são, naturalmente, mais difíceis de caracterizar do que para planetas maiores. Planetas com 3 vezes a massa da Terra (recebendo o mesmo fluxo estelar) devem ter uma superfície mais quente que a Terra (diferença de ~ 10K). Planetas ainda mais massivos que recebem o mesmo fluxo estelar são um pouco mais frios, mas iria se aquecer significativamente mais tarde em sua evolução. "

p O que mais, este estudo será benéfico quando telescópios de próxima geração estiverem disponíveis e possam conduzir observações diretas de exoplanetas. Isso é algo que os astrônomos esperam do próximo James Webb Space Telescope (JWST), o telescópio espacial Nancy Grace Roman, e observatórios terrestres como o Extremely Large Telescope (ELT), o Telescópio Gigante de Magalhães (GMT), e o Thirty Meter Telescope (TMT).

p Ao observar diretamente a luz refletida pela atmosfera de um exoplaneta, astrônomos obterão espectros que revelarão a composição química da atmosfera. Esta pesquisa pode ser usada para estudos futuros para localizar a detecção de CO atmosférico ₂ em seu contexto adequado. Resumidamente, astrobiólogos irão determinar se é uma indicação de atividade geológica e pode, portanto, ser interpretado como uma possível indicação de habitabilidade.

p Outro aspecto encorajador do estudo é que mesmo quando se trata de planetas rochosos de massas e tamanhos variados, o ciclo carbonato-silicato continua sendo um regulador eficiente do clima. Se os cientistas detectarem evidências deste ciclo em exoplanetas, eles podem ter certeza de que indica habitabilidade potencial, não importa o quão grande seja o planeta. "Então, podemos permanecer otimistas quanto a encontrar vida extraterrestre no futuro ", disse o Dr. Höning.