Gliese 581d: Primeiro exoplaneta habitável
Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/05/2011
A chamada "zona habitável" em torno das estrelas representa a faixa de distâncias em que os planetas não são nem muito frios e nem muito quentes para que a vida possa florescer, com uma temperatura suficiente para manter a água em estado líquido. [Imagem: Franck Selsis/CNRS/ESO]
Zona habitável
O sistema planetário em torno da anã vermelha Gliese 581, uma das estrelas mais próximas do Sol, tem sido objeto de vários estudos com o objetivo de confirmar a detecção do primeiro exoplaneta potencialmente habitável.
Desde que o sistema revelou o exoplaneta mais parecido com a Terra, em 2007, até a proposição de que o Gliese 581g estaria bem no centro da zona habitável, em 2010, todos os candidatos à posição de "primeiro exoplaneta habitável" têm sido descartados por observações subsequentes.
Agora, contudo, um grupo de cientistas do Instituto Pierre Simon Laplace, da França, acredita ter encontrado indícios suficientes para demonstrar que o Gliese 581d pode ser considerado o primeiro exoplaneta capaz de abrigar a vida como ela existe na Terra.
A chamada "zona habitável" em torno das estrelas representa a faixa de distâncias em que os planetas não são nem muito frios e nem muito quentes para que a vida possa florescer, com uma temperatura suficiente para manter a água em estado líquido.
Extremos climáticos
Embora o Gliese 581g parecesse estar em uma posição privilegiada dentro da zona habitável, várias equipes questionaram a sua detecção - ou seja, ele pode simplesmente não existir, sendo resultado de ruído nas medições ultra-finas do "balanço" estelar, necessárias para detectar exoplanetas nesse sistema.
Então a atenção se voltou para o Gliese 581d.
Inicialmente ele foi considerado longe demais da estrela - e, portanto, frio demais para a vida. Ao contrário, análises posteriores mostraram que, se o planeta tivesse oceanos líquidos como a Terra, eles evaporariam rapidamente, em um efeito semelhante ao que deu a Vênus o clima quente e inóspito que tem hoje.
Mas Robin Wordsworth e seus colegas do Laboratório de Meteorologia Dinâmica, em Paris, discordam dessas análises.
Simulação atmosférica
Embora seja provavelmente um planeta rochoso, o Gliese 581d tem uma massa de pelo menos sete vezes a da Terra e cerca de duas vezes o seu tamanho.
O maior problema, contudo, é que, além de receber menos de um terço da energia solar que chega à Terra, ele parece ter uma "órbita travada", com um lado permanentemente dia e o outro permanentemente noite - os dados não são precisos o suficiente para uma conclusão definitiva e pode ser que o planeta gire muito lentamente.
Com isto, a crença geral era que, qualquer atmosfera espessa o suficiente para manter o planeta aquecido, ficaria fria o suficiente no lado noturno para congelar por completo, arruinando qualquer perspectiva de um clima habitável.
Para testar essa hipótese, Wordsworth e seus colegas desenvolveram um novo tipo de modelo computacional capaz de simular com maior precisão o clima de um exoplaneta.
O modelo simula a atmosfera e a superfície de um planeta em três dimensões, de forma parecida com os usados para estudar as mudanças climáticas na Terra.
No entanto, o simulador é baseado em princípios físicos mais fundamentais, permitindo a simulação de uma gama muito mais ampla de condições, incluindo qualquer coquetel atmosférico de gases, nuvens e aerossóis.
Modelo climático global do Gliese 581d. Tons vermelho/azul indicam temperaturas quentes/frias, enquanto as setas indicam velocidades do vento a 2km de altitude. [Imagem: LMD/CNRS]
Céu azul e céu vermelho
Para sua surpresa, os pesquisadores descobriram que, dada uma atmosfera de dióxido de carbono densa o suficiente - um cenário provável em um planeta tão grande - o clima do Gliese 581d não somente é estável, mas quente o suficiente para abrigar oceanos, nuvens e chuva.
Um dos fatores-chave nos resultados foi o chamado espalhamento Rayleigh, o fenômeno que faz com que o céu da Terra seja azul.
No Sistema Solar, o espalhamento Rayleigh limita a quantidade de luz solar que uma atmosfera espessa pode absorver, porque uma grande parte da luz azul que se dispersa é imediatamente refletida de volta ao espaço.
No entanto, como a luz da estrela Gliese 581 é vermelha, ela praticamente não é afetada no Gliese 581d.
Isto significa que a luz pode penetrar mais profundamente na atmosfera, aquecendo mais o planeta devido ao efeito estufa da atmosfera de CO2 e ao efeito das nuvens de gelo de dióxido de carbono previstas para se formarem a altas altitudes.
Além disso, as simulações da circulação 3D indicaram que o aquecimento diurno é eficientemente redistribuído por todo o planeta através da atmosfera, impedindo o colapso atmosférico no lado noite ou nos pólos.
Telescópios do futuro
O resultado entusiasmou ainda mais os cientistas porque, a 20 anos-luz da Terra, o Gliese 581d é um dos nossos vizinhos galácticos mais próximos. Isto significa que os telescópios do futuro poderão ser capazes de detectar a atmosfera do planeta diretamente.
Embora esta simulação indique que o Gliese 581d possa ser habitável, há outras possibilidades.
Por exemplo, ele poderia ter mantido uma parte do seu hidrogênio na atmosfera, como Urano e Netuno, ou os fortes ventos de sua estrela poderiam ter varrido sua atmosfera inteiramente nos primórdios de sua formação.
Para detectar esses diferentes cenários, o grupo elaborou uma série de testes simples que os astrônomos deverão realizar no futuro, quando contarem com um telescópio suficientemente poderoso.
Geocentrismo
Se o Gliese 581d for realmente habitável, ainda assim ele seria um lugar bastante estranho para se visitar - o ar denso e as nuvens espessas manteriam a superfície em um crepúsculo vermelho escuro perpétuo.
Além disso, sua grande massa significa que a gravidade na superfície é de cerca de duas vezes a gravidade na superfície da Terra.
No longo prazo, contudo, a mais importante implicação desses resultados pode ser a ideia de que os exoplanetas capazes de suportar a vida na verdade não precisam ser assim tão parecidos com a Terra.
Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/05/2011
A chamada "zona habitável" em torno das estrelas representa a faixa de distâncias em que os planetas não são nem muito frios e nem muito quentes para que a vida possa florescer, com uma temperatura suficiente para manter a água em estado líquido. [Imagem: Franck Selsis/CNRS/ESO]
Zona habitável
O sistema planetário em torno da anã vermelha Gliese 581, uma das estrelas mais próximas do Sol, tem sido objeto de vários estudos com o objetivo de confirmar a detecção do primeiro exoplaneta potencialmente habitável.
Desde que o sistema revelou o exoplaneta mais parecido com a Terra, em 2007, até a proposição de que o Gliese 581g estaria bem no centro da zona habitável, em 2010, todos os candidatos à posição de "primeiro exoplaneta habitável" têm sido descartados por observações subsequentes.
Agora, contudo, um grupo de cientistas do Instituto Pierre Simon Laplace, da França, acredita ter encontrado indícios suficientes para demonstrar que o Gliese 581d pode ser considerado o primeiro exoplaneta capaz de abrigar a vida como ela existe na Terra.
A chamada "zona habitável" em torno das estrelas representa a faixa de distâncias em que os planetas não são nem muito frios e nem muito quentes para que a vida possa florescer, com uma temperatura suficiente para manter a água em estado líquido.
Extremos climáticos
Embora o Gliese 581g parecesse estar em uma posição privilegiada dentro da zona habitável, várias equipes questionaram a sua detecção - ou seja, ele pode simplesmente não existir, sendo resultado de ruído nas medições ultra-finas do "balanço" estelar, necessárias para detectar exoplanetas nesse sistema.
Então a atenção se voltou para o Gliese 581d.
Inicialmente ele foi considerado longe demais da estrela - e, portanto, frio demais para a vida. Ao contrário, análises posteriores mostraram que, se o planeta tivesse oceanos líquidos como a Terra, eles evaporariam rapidamente, em um efeito semelhante ao que deu a Vênus o clima quente e inóspito que tem hoje.
Mas Robin Wordsworth e seus colegas do Laboratório de Meteorologia Dinâmica, em Paris, discordam dessas análises.
Simulação atmosférica
Embora seja provavelmente um planeta rochoso, o Gliese 581d tem uma massa de pelo menos sete vezes a da Terra e cerca de duas vezes o seu tamanho.
O maior problema, contudo, é que, além de receber menos de um terço da energia solar que chega à Terra, ele parece ter uma "órbita travada", com um lado permanentemente dia e o outro permanentemente noite - os dados não são precisos o suficiente para uma conclusão definitiva e pode ser que o planeta gire muito lentamente.
Com isto, a crença geral era que, qualquer atmosfera espessa o suficiente para manter o planeta aquecido, ficaria fria o suficiente no lado noturno para congelar por completo, arruinando qualquer perspectiva de um clima habitável.
Para testar essa hipótese, Wordsworth e seus colegas desenvolveram um novo tipo de modelo computacional capaz de simular com maior precisão o clima de um exoplaneta.
O modelo simula a atmosfera e a superfície de um planeta em três dimensões, de forma parecida com os usados para estudar as mudanças climáticas na Terra.
No entanto, o simulador é baseado em princípios físicos mais fundamentais, permitindo a simulação de uma gama muito mais ampla de condições, incluindo qualquer coquetel atmosférico de gases, nuvens e aerossóis.
Modelo climático global do Gliese 581d. Tons vermelho/azul indicam temperaturas quentes/frias, enquanto as setas indicam velocidades do vento a 2km de altitude. [Imagem: LMD/CNRS]
Céu azul e céu vermelho
Para sua surpresa, os pesquisadores descobriram que, dada uma atmosfera de dióxido de carbono densa o suficiente - um cenário provável em um planeta tão grande - o clima do Gliese 581d não somente é estável, mas quente o suficiente para abrigar oceanos, nuvens e chuva.
Um dos fatores-chave nos resultados foi o chamado espalhamento Rayleigh, o fenômeno que faz com que o céu da Terra seja azul.
No Sistema Solar, o espalhamento Rayleigh limita a quantidade de luz solar que uma atmosfera espessa pode absorver, porque uma grande parte da luz azul que se dispersa é imediatamente refletida de volta ao espaço.
No entanto, como a luz da estrela Gliese 581 é vermelha, ela praticamente não é afetada no Gliese 581d.
Isto significa que a luz pode penetrar mais profundamente na atmosfera, aquecendo mais o planeta devido ao efeito estufa da atmosfera de CO2 e ao efeito das nuvens de gelo de dióxido de carbono previstas para se formarem a altas altitudes.
Além disso, as simulações da circulação 3D indicaram que o aquecimento diurno é eficientemente redistribuído por todo o planeta através da atmosfera, impedindo o colapso atmosférico no lado noite ou nos pólos.
Telescópios do futuro
O resultado entusiasmou ainda mais os cientistas porque, a 20 anos-luz da Terra, o Gliese 581d é um dos nossos vizinhos galácticos mais próximos. Isto significa que os telescópios do futuro poderão ser capazes de detectar a atmosfera do planeta diretamente.
Embora esta simulação indique que o Gliese 581d possa ser habitável, há outras possibilidades.
Por exemplo, ele poderia ter mantido uma parte do seu hidrogênio na atmosfera, como Urano e Netuno, ou os fortes ventos de sua estrela poderiam ter varrido sua atmosfera inteiramente nos primórdios de sua formação.
Para detectar esses diferentes cenários, o grupo elaborou uma série de testes simples que os astrônomos deverão realizar no futuro, quando contarem com um telescópio suficientemente poderoso.
Geocentrismo
Se o Gliese 581d for realmente habitável, ainda assim ele seria um lugar bastante estranho para se visitar - o ar denso e as nuvens espessas manteriam a superfície em um crepúsculo vermelho escuro perpétuo.
Além disso, sua grande massa significa que a gravidade na superfície é de cerca de duas vezes a gravidade na superfície da Terra.
No longo prazo, contudo, a mais importante implicação desses resultados pode ser a ideia de que os exoplanetas capazes de suportar a vida na verdade não precisam ser assim tão parecidos com a Terra.
