Nas últimas décadas, milhares de planetas extra-solares foram descobertos em nossa galáxia. Em 28 de julho de 2018, um total de 3.374 planetas extra-solares foram confirmados em 2.814 sistemas planetários. Embora a maioria desses planetas tenha sido gigantes gasosos, um número crescente tem natureza terrestre (ou seja, rochosa) e foi encontrado orbitando dentro das respectivas zonas habitáveis (HZ) de suas estrelas.
No entanto, como mostra o caso do Sistema Solar, os HZs não significam necessariamente que um planeta possa suportar a vida. Mesmo que Vênus e Marte estejam na borda interna e externa do HZ do Sol (respectivamente), nenhum deles é capaz de suportar a vida em sua superfície. E com planetas potencialmente habitáveis sendo descobertos o tempo todo, um novo estudo sugere que talvez seja hora de refinar nossa definição de zonas habitáveis.
O estudo, intitulado "Uma zona habitável mais abrangente para encontrar vida em outros planetas", apareceu recentemente online. O estudo foi conduzido pelo Dr. Ramses M. Ramirez, cientista pesquisador do Instituto de Ciências da Vida na Terra do Instituto de Tecnologia de Tóquio. Durante anos, o Dr. Ramirez esteve envolvido no estudo de mundos potencialmente habitáveis e construiu modelos climáticos para avaliar os processos que tornam os planetas habitáveis.
Como o Dr. Ramirez indicou em seu estudo, a definição mais genérica de zona habitável é a região circular em torno de uma estrela onde as temperaturas da superfície de um corpo em órbita seriam suficientes para manter a água no estado líquido. No entanto, isso por si só não significa que um planeta seja habitável, e considerações adicionais precisam ser levadas em consideração para determinar se a vida poderia realmente existir lá. Como o Dr. Ramirez disse à Space Magazine por e-mail:
“A encarnação mais popular do HZ é o HZ clássico. Essa definição clássica assume que os gases de efeito estufa mais importantes em planetas potencialmente habitáveis são dióxido de carbono e vapor de água. Também assume que a habitabilidade em tais planetas é sustentada pelo ciclo carbonato-silicato, como é o caso da Terra. Em nosso planeta, o ciclo carbonato-silicato é alimentado por placas tectônicas.
“O ciclo carbonato-silicato regula a transferência de dióxido de carbono entre a atmosfera, a superfície e o interior da Terra. Ele atua como um termostato planetário em longas escalas de tempo e garante que não haja muito CO2 na atmosfera (o planeta fica muito quente) ou muito pouco (o planeta fica muito frio). O HZ clássico também (tipicamente) assume que os planetas habitáveis possuem inventários totais de água (por exemplo, água total nos oceanos e mares) de tamanho semelhante ao da Terra. ”
Isso é o que pode ser chamado de abordagem de “frutas baixas”, onde os cientistas procuraram sinais de habitabilidade com base no que nós, como seres humanos, estamos mais familiarizados. Dado que o único exemplo que temos de habitabilidade é o planeta Terra, os estudos de exoplanetas têm se concentrado em encontrar planetas que são "parecidos com a Terra" em composição (ou seja, rochosos), órbita e tamanho.
No entanto, nos últimos anos, essa definição passou a ser contestada por estudos mais recentes. Como a pesquisa do exoplaneta deixou de detectar e confirmar a existência de corpos ao redor de outras estrelas e passou a caracterizar, surgiram novas formulações de HZs que tentaram capturar a diversidade de mundos potencialmente habitáveis.
Como explicou o Dr. Ramirez, essas novas formulações complementaram as noções tradicionais de HZs, considerando que os planetas habitáveis podem ter diferentes composições atmosféricas:
“Por exemplo, eles consideram a influência de gases de efeito estufa adicionais, como CH4 e H2, ambos considerados importantes para condições iniciais na Terra e em Marte. A adição desses gases torna a zona habitável mais ampla do que seria previsto pela definição clássica de HZ. Isso é ótimo, porque planetas que se pensa estarem fora do HZ, como TRAPPIST-1h, podem agora estar dentro dele. Também se argumentou que planetas com densas atmosferas de CO2-CH4 perto da borda externa do HZ de estrelas mais quentes podem ser habitados porque é difícil sustentar essas atmosferas sem a presença de vida. ”
Um desses estudos foi conduzido pelo Dr. Ramirez e Lisa Kaltenegger, professora associada do Instituto Carl Sagan da Universidade de Cornell. De acordo com um artigo que eles produziram em 2017, que apareceu no Cartas astrofísicas de periódicos,caçadores de exoplanetas poderiam encontrar planetas que um dia se tornariam habitáveis com base na presença de atividade vulcânica - que seria discernível através da presença de gás hidrogênio (H2) em suas atmosferas.
Essa teoria é uma extensão natural da busca por condições "semelhantes à Terra", que considera que a atmosfera da Terra nem sempre era como é hoje. Basicamente, os cientistas planetários teorizam que bilhões de anos atrás, a atmosfera primitiva da Terra tinha um suprimento abundante de gás hidrogênio (H2), devido à eliminação de gases vulcânicos e à interação entre as moléculas de hidrogênio e nitrogênio nessa atmosfera, é o que mantém a Terra quente por tempo suficiente para o desenvolvimento da vida.
No caso da Terra, esse hidrogênio acabou escapando para o espaço, que se acredita ser o caso de todos os planetas terrestres. No entanto, em um planeta onde há níveis suficientes de atividade vulcânica, a presença de gás hidrogênio na atmosfera pode ser mantida, permitindo um efeito estufa que manteria suas superfícies quentes. A esse respeito, a presença de gás hidrogênio na atmosfera de um planeta pode estender o HZ de uma estrela.
Segundo Ramirez, há também o fator tempo, que normalmente não é levado em consideração na avaliação dos HZs. Em resumo, as estrelas evoluem com o tempo e emitem níveis variados de radiação com base na idade. Isso tem o efeito de alterar onde o HZ de uma estrela atinge, o que pode não abranger um planeta que está sendo estudado atualmente. Como explicou Ramirez:
“[Foi] demonstrado que os anões M (estrelas muito legais) são tão brilhantes e quentes quando se formam pela primeira vez que podem desidratar quaisquer planetas jovens que mais tarde sejam determinados no HZ clássico. Isso ressalta o fato de que apenas porque um planeta está localizado atualmente na zona habitável, isso não significa que ele seja realmente habitável (e muito menos habitado). Deveríamos estar atentos a esses casos.
Finalmente, há a questão de que tipos de astrônomos do sistema estelar têm observado na busca por exoplanetas. Embora muitas pesquisas tenham examinado as estrelas anãs amarelas do tipo G (que é o que nosso Sol é), muitas pesquisas têm se concentrado ultimamente nas estrelas do tipo M (anã vermelha) por causa de sua longevidade e pelo fato de acreditarem ser as mais lugar provável para encontrar planetas rochosos que orbitam dentro dos HZs de suas estrelas.
“Enquanto a maioria dos estudos anteriores se concentrou em sistemas de estrela única, trabalhos recentes sugerem que planetas habitáveis podem ser encontrados em sistemas de estrelas binárias ou mesmo sistemas de gigantes vermelhas ou anãs brancas, planetas potencialmente habitáveis também podem assumir a forma de mundos do deserto ou mundos do oceano que são muito mais úmidos que a Terra ”, diz Ramirez. "Essas formulações não apenas expandem muito o espaço de parâmetros dos planetas potencialmente habitáveis a serem pesquisados, mas também permitem filtrar os mundos com maior (e menor) probabilidade de hospedar a vida".
No final, este estudo mostra que o HZ clássico não é a única ferramenta que pode ser usada para avaliar a possibilidade de vida extraterrestre. Como tal, Ramirez recomenda que, no futuro, astrônomos e caçadores de exoplanetas suplementem o HZ clássico com as considerações adicionais levantadas por essas novas formulações. Ao fazer isso, eles poderão maximizar suas chances de encontrar a vida algum dia.
"Eu recomendo que os cientistas prestem atenção especial aos estágios iniciais dos sistemas planetários, porque isso ajuda a determinar a probabilidade de que um planeta atualmente localizado na zona habitável atual valha a pena estudar mais para obter mais evidências de vida", disse ele. “Eu também recomendo que as várias definições de HZ sejam usadas em conjunto, para que possamos determinar melhor quais planetas têm mais probabilidade de hospedar a vida. Dessa forma, podemos classificar esses planetas e determinar em quais gastar a maior parte do tempo e energia do nosso telescópio. Ao longo do caminho, também estaríamos testando a validade do conceito HZ, incluindo a determinação da universalidade do ciclo carbonato-silicato em uma escala cósmica. ”
