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Superterras seriam mesmo parecidas com o nosso planeta? Sim e não; entenda!

Daniele Cavalcante
·9 minuto de leitura

Em 1992, os astrônomos Aleksander Wolszczan e Dale Frail fizeram a primeira descoberta de planetas que orbitam outra estrela que não o Sol. Desde então, mais de 4 mil mundos distantes do Sistema Solar já foram encontrados, cada um com diferentes características, por mais que os astrônomos busquem classificá-los em categorias bem específicas. Uma dessas categorias é chamada de “superterras”, sugerindo que se tratam de planetas semelhantes ao nosso, só que maiores. Mas as coisas não são simples assim.

Calma, o que é uma superterra?

Superterras podem ter várias vezes a massa da Terra (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech)
Superterras podem ter várias vezes a massa da Terra (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech)

Dentre os milhares de planetas descobertos, estão aqueles detectados por telescópios campões na caça aos exoplanetas (mundos que orbitam outras estrelas que não o Sol). Estamos falando do Kepler e o TESS. Com eles, os astrônomos encontraram muitos mundos, incluindo uma classe que acabou se tornando bastante comum. Trata-se de um tipo intermediário entre os pequenos planetas rochosos e os gigantes gasosos, e acabaram recebendo o apelido de superterras.

No início, essas descobertas exerceram um fascínio no público. Planetas distantes que pode ser semelhante à Terra? É empolgante! Até mesmo algumas ilustrações publicadas junto às matérias e notícias sugeriam mundos com alguma atmosfera e água líquida. Bem, geralmente eram planetas maiores que o nosso, mas, ainda assim, eram supeterras, oras. Nessas horas, a imaginação vai longe. Será que, no futuro, a humanidade vai habitar um deles?

Bem, a resposta curta é “não”. Mas será que eles podem abrigar formas de vida como a conhecemos? Outra resposta curta: provavelmente não. Apenas uma pequena parcela deles pode ter chances de possibilitar a evolução de formas de vida, e os astrônomos precisarão escolher muito bem em qual superterra gastarão tempo de pesquisa para buscar por bioassinaturas (sinais químicos de que alguma forma de vida está presente no planeta em questão). Para entender esse assunto, vamos às respostas mais completas.

Termos, categorias e condições planetárias

Infográfico com as principais características do sistema TOI 270, localizado a cerca de 73 anos-luz de distância, comparados à Terra (Imagem: Reprodução/Goddard Space Flight Center da NASA/Scott Wiessinger)
Infográfico com as principais características do sistema TOI 270, localizado a cerca de 73 anos-luz de distância, comparados à Terra (Imagem: Reprodução/Goddard Space Flight Center da NASA/Scott Wiessinger)

Pode parecer preciosismo dizer que o termo “superterra” não corresponde exatamente à realidade. Afinal, ao criar este termo, os astrônomos queriam apenas dizer que encontraram mundos rochosos que, talvez, possam abrigar formas de vida em algum momento de suas existências — que podem chegar a mais de dez bilhões de anos. Os astrônomos não estão exatamente errados ao chamar esses mundos de superterras, mas há uma espécie de pegadinha no termo.

Mesmo alguns astrônomos já perceberam que devemos ter muito cuidado ao utilizar o termo quando falamos sobre mundos extrassolares e a sobre busca por vida alienígena. A intenção por trás de todo esse cuidado — e deste texto — é evitar uma compreensão errada quando nos referimos a esses planetas. Eles são rochosos, estão na zona habitável de suas estrelas, mas podem ser muito, muito diferentes da Terra.

Aqui no Sistema Solar, por exemplo, não falamos em “superterras”, mas há alguns planetas relativamente parecidos com o nosso pelo fato de também serem rochosos. Eles são Mercúrio, Vênus e Marte. Chamamos esse grupo de “planetas rochosos”, porque… bem, suas superfícies são formadas por rochas. O outro grupo no Sistema Solar é o dos gigantes gasosos, formado por Júpiter, Saturno, Netuno e Urano. Mas os dois últimos às vezes são chamados de “gigantes gelados”, porque há diferenças importantes entre eles e os outros gigantes.

Essas diferenças também se aplicam entre os rochosos, e nem estamos falando sobre a presença da vida na Terra. Por exemplo, Mercúrio tem massa tão baixa e está tão perto do Sol que não tem nenhuma atmosfera. Marte, por outro lado, tinha água líquida, mas faltou algo em suas camadas de proteção (provavelmente em seu campo magnético) que fez o planeta perder quase toda a sua atmosfera e, consequentemente, sua água. Vênus é um inferno quente com nuvens de ácido sulfúrico. Por fim, além de ser o maior dos rochosos, a Terra tem a atmosfera ideal e uma proteção contra a radiação solar.

Conceito artístico dos planetas ao redor da Kepler 11, uma estrela semelhante ao Sol (Imagem: Reprodução/NASA/Tim Pyle)
Conceito artístico dos planetas ao redor da Kepler 11, uma estrela semelhante ao Sol (Imagem: Reprodução/NASA/Tim Pyle)

Há outras condições importantes observadas na Terra que os cientistas precisam considerar ao buscar por planetas semelhantes ao nosso. Por exemplo, a chamada zona habitável. Trata-se de uma região orbital onde o nível de radiação da estrela permite a existência de água líquida na superfície. Ou seja, uma órbita planetária que não é nem perto demais a ponto de evaporar toda a água, nem longe demais de modo que a água congele. Toda estrela tem sua zona habitável, mas se há planetas nela, é algo que depende do modo como o sistema estelar em questão se formou.

Para saber qual é a zona habitável de uma estrela, os astrônomos só precisam de um cálculo que inclui coisas como a luminosidade e temperatura dessa estrela. Somos sortidos, a Terra está bem no meio da zona habitável do Sol, enquanto Marte está beirando o limite para estar em uma região fria demais. Vênus, por outro lado, quase toca a zona, mas está do lado de fora, na área quente demais para sustentar a vida como a conhecemos.

Há muitas outras combinações de características. Por exemplo, já foram encontrados planetas com muitas vezes a massa de Júpiter que orbitam suas estrelas centrais em apenas alguns dias ou até menos. Eles são apelidados de “Júpiteres quentes”. As superterras são os planetas que variam de aproximadamente duas a dez massas terrestres. Esse é o tipo mais comum de mundos descobertos — não por serem de fato os mais comuns no universo, mas porque são os mais fáceis de se encontrar com as técnicas astronômicas atuais.

Relação massa-atmosfera

Infográfico compara os diferentes tipos de planetas já descobertos. O catálogo de mundos continua aumentando, e a quantidade de categorias pode crescer também (Imagem: Reprodução/NASA-JPL/Caltech)
Infográfico compara os diferentes tipos de planetas já descobertos. O catálogo de mundos continua aumentando, e a quantidade de categorias pode crescer também (Imagem: Reprodução/NASA-JPL/Caltech)

E aqui voltamos à questão inicial: será que essas superterras são mesmo parecidas com a Terra? Se forem mundos rochosos na zona habitável de suas estrelas, já temos bons indícios de que sejam ao menos um pouquinho parecidos, certo? Mas há ainda outros fatores para se considerar antes de dizer se os planetas são parecidos com a Terra. Afinal, não basta ser semelhante a qualquer planeta rochoso — Vênus é incrivelmente parecido com a Terra, mas está longe de ser habitável; e mesmo Marte, que teoricamente pode ser colonizado, ainda não pode ser considerado tão parecido com nosso mundo.

Massa e o tamanho são importantes nessa história, mas não pelos motivos que normalmente imaginamos. É que, para ser parecido com a Terra, o planeta precisa de uma boa atmosfera, e coisas como massa e tamanho são muito importantes para que ela permaneça estável. Já vimos no caso de Mercúrio que uma massa muito baixa fará com que a atmosfera não se sustente. Isso pode acontecer mesmo na zona habitável, e tudo depende de como os corpos planetários se formam.

Quando o planeta ainda é embrionário, ou seja, um protoplaneta, ele está acumulando material da nuvem de gás e poeira ao redor da estrela. Esse material é o disco protoplanetário, e é de um disco como esse que todos os objetos do Sistema Solar se formaram. As nuvens aglutinam-se e começam a formar objetos ao longo dos milhões de anos. Quando o planeta está crescendo, o material mais denso (metálico) afundará para o centro, formando um núcleo. O material menos denso (rocha) ficará na superfície.

A super-Terra GJ 15 A b (Imagem: Reprodução/NASA-JPL/Caltech)
A super-Terra GJ 15 A b (Imagem: Reprodução/NASA-JPL/Caltech)

A massa aumenta até que não haja mais nada para ser adicionado ao planeta. Depois, material volátil (como água e outros líquidos e gases) podem chegar a este mundo. Se o protoplaneta tiver uma determinada quantidade de massa, ele conseguirá prender esses gases, formando uma atmosfera, e os líquidos, formando rios e mares. A radiação estelar não será capaz de arrancar esses elementos. Mas se a massa do planeta permanecer abaixo de um certo limiar, a radiação da estrela atingirá esses gases com energia suficiente para que escapem do planeta.

Se aumentarmos a massa acima de um determinado limite, o planeta começará a atrair gases muito leves e vai crescer muito mais rapidamente do que os outros ao seu redor. Quanto mais gases, maior a massa, e o processo vira uma bola de neve cósmica. Com tanta massa em um só lugar, os átomos dentro desse planeta começarão a se comprimir, e aí o planeta deixará de ser rochoso para se tornar gasoso.

Às vezes, as diferenças entre as categorias de planetas são tão limítrofes que, se a massa ficar muito grande, ultrapassando outro limite crítico, uma fusão nuclear pode começar em seu núcleo, e aí temos uma transição para algo chamado “anã marrom” — maior que um planeta, mas menor que uma estrela.

Onde isso tudo nos leva?

Comparação entre Terra e a superterra Kepler-1649c (Imagem: Reprodução/NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter)
Comparação entre Terra e a superterra Kepler-1649c (Imagem: Reprodução/NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter)

Categorizar é importante, e os trabalhos teóricos nesse sentido trouxeram grandes contribuições. Contudo, o estudo observacional que trouxe dados reais revelou uma transição entre mundos de tipo terrestre e os gasosos. Essa transição ocorre com planetas de massas muito mais baixas do que a maioria dos cientistas esperava: quase o dobro da massa da Terra, não mais que isso.

Se um planeta com quase o dobro da massa terrestre tiver densidade semelhante à da Terra, ele pode ter um raio apenas cerca de 30% maior do que o de nosso mundo natal e ainda ser rochoso. Além disso, terá um envelope (toda a camada gasosa) respeitável de voláteis ao seu redor, com milhares a milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra. Pode haver uma pequena variação nisso, mas as exceções esperadas por astrônomos são planetas tão próximos de sua estrela-mãe que seus voláteis evaporam, conforme observa o astrofísico teórico Ethan Siegel.

Há muitas superterras já catalogadas, e ainda outras serão descobertas conforme os instrumentos astronômicos se tornam cada vez mais sensíveis. A busca pela vida alienígena é real e os planetas rochosos na zona habitável, com massa equivalente à da Terra, são uns dos melhores candidatos para se procurar por bioassinaturas. Mas procurar vida em qualquer uma das superterras trará muitos problemas para os astrônomos, pois elas podem chegar a dez massas terrestres. Como vimos, após cerca de duas vezes a massa da Terra, é provável que o lugar seja como Netuno — um mundo com um grande envelope de hidrogênio, hélio e outros gases leves.

Então, quando se fala em superterras que ultrapassem esse limite de massa e não estejam perto o suficiente de suas estrelas para evaporar toda essa atmosfera, eles devem swr mais semelhantes a mininetunos, como sugere Siegel. Se ainda parece muito preciosismo com simples termos, lembre-se que alguns astrônomos ainda sugerem as subterras. Mesmo que não tragam mudanças significativas para a ciência, essas são ótimas reflexões que sempre trazem um bocado de informação.

Fonte: Canaltech

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