Terra e Vênus. Por que são tão diferentes e o que as diferenças nos dizem sobre a habitabilidade dos exoplanetas rochosos? Crédito:NASA Embora Vênus e a Terra sejam chamados de planetas irmãos, eles são tão diferentes quanto o céu e o inferno. A Terra é um paraíso natural onde a vida perseverou sob os seus céus azuis, apesar das múltiplas extinções em massa. Por outro lado, Vénus é um planeta escaldante com nuvens de ácido sulfúrico e uma pressão atmosférica suficientemente forte para esmagar um ser humano.
Mas a coisa irmã não vai desaparecer porque ambos os mundos têm aproximadamente a mesma massa e raio e são planetas rochosos próximos um do outro no interior do sistema solar. Por que eles são tão diferentes? O que as diferenças nos dizem sobre nossa busca pela vida?
A comunidade astronômica internacional reconhece que a compreensão da habitabilidade planetária é uma parte crítica da ciência espacial e da astrobiologia. Sem uma compreensão mais aprofundada dos planetas terrestres e das suas atmosferas, habitáveis ou não, não saberemos realmente o que estamos a ver quando examinamos um exoplaneta distante. Se encontrarmos um exoplaneta que apresente alguns sinais de vida, nunca o visitaremos, nunca o estudaremos de perto e nunca seremos capazes de colher amostras da sua atmosfera.
Isso muda o foco científico para os planetas terrestres do nosso próprio sistema solar. Não porque pareçam habitáveis, mas porque um modelo completo de planetas terrestres não pode ser completo sem incluir aqueles que são quase literais buracos do inferno, como a irmã Vénus.
Uma perspectiva de pesquisa recente em Astronomia da Natureza examina como os dois planetas divergiram e o que pode ter motivado a divergência. É intitulado “Vênus como ponto de ancoragem para a habitabilidade planetária”.
O autor principal é Stephen Kane, do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade da Califórnia, Riverside. Seu coautor é Paul Byrne, do Departamento de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias da Universidade de Washington em St.
“Um foco importante da comunidade da ciência planetária e da astrobiologia é compreender a habitabilidade planetária, incluindo a miríade de fatores que controlam a evolução e a sustentabilidade dos ambientes de superfície temperada, como o da Terra”, escrevem Kane e Byrne.
"As poucas atmosferas planetárias terrestres substanciais dentro do sistema solar servem como um recurso crítico para o estudo destes factores de habitabilidade, a partir dos quais podem ser construídos modelos para aplicação a planetas extrasolares."
Da sua perspectiva, os gémeos do nosso sistema solar proporcionam a nossa melhor oportunidade para estudar como planetas semelhantes podem ter atmosferas tão divergentes. Quanto mais compreendermos isso, melhor poderemos compreender como os mundos rochosos evoluem ao longo do tempo e como diferentes condições beneficiam ou restringem a habitabilidade.
Esta figura do estudo apresenta algumas das principais diferenças básicas entre a Terra e Vênus. Crédito:Kane e Byrne, 2024.
A Terra é uma exceção. Com o seu clima temperado e águas superficiais, é habitável há milhares de milhões de anos, embora com alguns episódios climáticos que restringiram severamente a vida. Mas quando olhamos para Marte, parece que ele foi habitável durante um período de tempo e depois perdeu a sua atmosfera e as suas águas superficiais. A situação de Marte deve ser mais comum que a da Terra.
É um desafio monumental compreender um exoplaneta quando nada sabemos sobre a sua história. Só o vemos numa época da sua história climática e atmosférica. Mas a descoberta de milhares de exoplanetas está a ajudar.
“A descoberta de milhares de exoplanetas e a confirmação de que os planetas terrestres estão entre os tipos mais comuns fornece uma estrutura estatística para o estudo das propriedades planetárias e da sua evolução em geral”, escrevem os autores.
Uma gama estreita de propriedades permite o surgimento da bioquímica, e essas propriedades podem não durar. Precisamos identificar essas propriedades e seus parâmetros e construir uma melhor compreensão da habitabilidade. Desta perspectiva, Vênus é um tesouro de informações.
Mas Vénus é um desafio. Não podemos ver através das suas nuvens densas, exceto com radar, e ninguém tentou pousar uma espaçonave lá desde a URSS na década de 1980. A maioria dessas tentativas falhou e as que sobreviveram não duraram muito. Sem dados melhores, não podemos compreender a história de Vênus. A resposta simples é que está mais perto do sol. Mas é simples demais para ser útil.
“O caminho evolutivo de Vénus até ao seu atual estado de estufa descontrolada é uma questão de debate, tendo sido tradicionalmente atribuído à sua maior proximidade com o Sol”, explicam Kane e Byrne.
Mas quando os cientistas olham mais de perto para Vénus e a Terra, encontram muitas diferenças fundamentais entre eles, para além das distâncias ao Sol. Eles têm taxas de rotação diferentes, obliquidades diferentes e campos magnéticos diferentes, para citar alguns. Isso significa que não podemos medir com precisão o efeito que a maior insolação solar tem no planeta.
Este é o ponto principal dos autores. As diferenças entre a Terra e Vénus fazem de Vénus uma parte poderosa da compreensão da habitabilidade dos exoplanetas rochosos. "Vênus oferece-nos assim um ponto de ancoragem crítico no discurso da habitabilidade planetária, já que a sua história evolutiva representa um caminho alternativo da narrativa baseada na Terra - embora as origens de ambos os mundos sejam, presumivelmente, semelhantes", escrevem eles.
Os autores ressaltam que o requisito básico para a vida são as águas superficiais. Mas a grande questão é quais os factores que governam o tempo que as águas superficiais podem persistir. “Através desta medida, as investigações da habitabilidade planetária podem então concentrar-se nas condições que permitem que a água líquida superficial seja sustentada ao longo do tempo geológico”, escrevem.
A Terra e Vênus estão em extremos opostos do espectro de habitabilidade dos planetas rochosos. Essa é uma lição importante que podemos aprender com nosso próprio sistema solar. Por essa razão, “…compreender o caminho para um cenário de Vénus é tão importante como compreender o caminho para a habitabilidade que caracteriza a Terra”, escrevem os autores.
A dupla de pesquisadores criou uma lista de alguns dos fatores que governam a habitabilidade na Terra e em Vênus.
A maioria desses fatores é autoexplicativa. CHNOPS é carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre, os elementos que sustentam a vida. Redox é o potencial de um elemento ou molécula ser reduzido ou oxidado e disponibilizado como energia química para a vida. O fato de haver um ponto de interrogação ao lado do ambiente redox de Vênus é um grande obstáculo. Crédito:Kane e Byrne, 2024.
Há tanta coisa que não sabemos sobre Vênus. Qual é o tamanho do seu núcleo? Já teve água? Algumas pesquisas mostram que quando o planeta perdeu água e se tornou totalmente habitável, havia muito oxigênio em sua atmosfera. Se víssemos a mesma quantidade de oxigénio num exoplaneta distante, poderíamos interpretá-lo como um sinal de vida. Grande erro. “Vênus atua, portanto, como um conto de advertência para interpretações de atmosferas aparentemente ricas em oxigênio”, escrevem os autores.
A perspectiva de pesquisa de Kane e Byrne é um apelo à ação. Reflete o que disseram as recentes Pesquisas Decadais. “As recentes pesquisas decenais de astronomia e astrofísica, e de ciência planetária e astrobiologia enfatizam a necessidade de uma melhor compreensão da habitabilidade planetária como um objetivo essencial no contexto da astrobiologia”, escrevem eles. Para os autores, Vênus pode ancorar o esforço.
Mas para que sirva de âncora, os cientistas precisam de respostas a muitas perguntas. Eles precisam estudar sua atmosfera mais detalhadamente em todas as altitudes. Eles precisam estudar o seu interior e determinar a natureza e o tamanho do seu núcleo. Fundamentalmente, eles precisam levar uma espaçonave à superfície e examinar sua geologia de perto. Em suma, precisamos de fazer em Vénus o que fizemos em Marte.
Isso é um desafio, considerando o ambiente hostil de Vénus. Mas estão sendo preparadas missões para explorar Vênus com mais detalhes. VERITAS, DAVINCI e EnVision são missões a Vênus programadas para a década de 2030. Essas missões começarão a dar aos cientistas as respostas de que precisamos.
À medida que aprendemos mais sobre Vênus, também precisamos aprender mais sobre exo-Vênus. “Uma abordagem paralela ao estudo das propriedades intrínsecas de Vênus é a análise estatística do vasto (e ainda em rápido crescimento) inventário de exoplanetas terrestres”, escrevem os autores.
Estamos vivendo em uma era de descoberta de exoplanetas. Descobrimos mais de 5.000 exoplanetas confirmados e o número continua crescendo. Estamos lançando espaçonaves para estudar mais detalhadamente as mais interessantes. Mas em algum momento, as coisas vão mudar. Quantos deles precisamos catalogar? 10.000 são suficientes? 20.000? 100.000?
É tudo novo neste momento, e o entusiasmo em encontrar mais exoplanetas, especialmente os rochosos em zonas habitáveis, é compreensível. Mas, eventualmente, chegaremos a algum tipo de limiar de retornos decrescentes. Para entendê-los, nosso esforço poderia ser gasto com mais sabedoria no estudo de Vênus e como ele evoluiu de maneira tão diferente.
Assim como Kane e Byrne sugerem.
