A busca pela vida está ligada à busca por água líquida. É por isso que os astrónomos estão tão interessados em detectar exoplanetas rochosos, semelhantes à Terra, nas zonas habitáveis das suas estrelas. Numa zona habitável, um planeta recebe energia suficiente da sua estrela para manter água líquida na sua superfície, dadas as condições atmosféricas adequadas.
Mas no nosso Sistema Solar encontramos mundos com água líquida que estão muito além da zona habitável. Podemos fazer o mesmo em outros sistemas solares?
Uma maneira de encontrar um oceano subterrâneo em um mundo gelado é detectar plumas. Encontrámos plumas geladas em erupção de Encélado e Europa, duas das luas oceânicas geladas do nosso Sistema Solar. Não temos possibilidade de ver as mesmas plumas em exoplanetas distantes para determinar se eles têm oceanos sob gelo.
Mas alguns cientistas da NASA pensam que podem ter encontrado outra forma de determinar quais exoplanetas podem ter oceanos interiores.
Embora conheçamos mais de 5.000 exoplanetas, nunca vimos nenhum deles. Existem alguns exoplanetas fotografados diretamente, mas são pouco mais que pontos. Eles são interessantes, mas não podemos aprender muito com eles. Certamente não podemos dizer se eles abrigam oceanos.
Embora não possamos realmente ver exoplanetas no sentido normal da palavra, alguns cientistas descobriram uma maneira de pelo menos determinar quais exoplanetas podem ter oceanos interiores sob gelo. Há um grande número de exoplanetas por aí, e este tipo de trabalho ajuda os astrônomos a saber em quais exoplanetas se concentrar.
Esses resultados estão em um artigo publicado no The Astrophysical Journal intitulado “Perspectivas de atividade criovulcânica em planetas de oceanos frios.” O autor principal é Lynnae Quick, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.
Num mundo oceânico com uma concha gelada, o aquecimento das marés e a decomposição radioativa dos elementos no núcleo do mundo fornecem o calor que impede o congelamento do oceano enterrado. Às vezes, a água entra em erupção através de rachaduras nas conchas geladas desses mundos, criando plumas criovulcânicas como as de Encélado e Europa. O truque é descobrir quais exoplanetas podem ter oceanos sob conchas geladas.
A equipe de pesquisa determinou que 17 exoplanetas conhecidos poderiam ser mundos oceânicos gelados. Eles usaram estimativas de albedo baseadas em Europa e Encélado para identificar os 17 exoplanetas. Os investigadores também calcularam o aquecimento das marés com base nas suas órbitas e estimaram o aquecimento radiogénico proveniente do decaimento de elementos radioactivos, em parte com base na composição elementar dos asteróides no nosso Sistema Solar.
Eles também calcularam a quantidade de atividade dos gêiseres em cada um deles.
“As nossas análises prevêem que estes 17 mundos podem ter superfícies cobertas de gelo, mas recebem aquecimento interno suficiente devido ao decaimento de elementos radioativos e forças de maré das suas estrelas hospedeiras para manter os oceanos internos”, disse o autor principal Quick. “Graças à quantidade de aquecimento interno que experimentam, todos os planetas do nosso estudo também podem exibir erupções criovulcânicas na forma de plumas semelhantes a gêiseres.”
Dois exoplanetas frequentemente estudados estão no topo da lista do criovulcanismo: Próxima Centauri b e LHS 1140b. Este par poderia ter centenas a milhares de vezes mais atividade criovulcânica do que Europa. Três dos planetas TRAPPIST-1 também estão entre os 17. Os leitores que acompanham as notícias sobre exoplanetas podem reconhecer alguns outros: Kepler-62fKepler-1652b e GJ-514b.
Todos os planetas da lista têm aproximadamente o tamanho da Terra, com densidades que sugerem que não são totalmente rochosos. Cada um deles poderia ter quantidades consideráveis de gelo e água. Como são todos muito mais frios que a Terra, é provável que as suas superfícies estejam congeladas, tal como Europa e Encélado.
Existem duas maneiras pelas quais esses planetas podem experimentar o criovulcanismo, e isso depende da espessura das camadas de gelo.
Estes mundos oceânicos com crostas congeladas não são estáticos. Os planetas com conchas geladas provavelmente obtêm quase todo o seu calor de fontes internas, já que a maior parte da luz das estrelas seria refletida. O aquecimento das marés varia à medida que um planeta orbita a sua estrela, a menos que a sua órbita seja perfeitamente circular.
Num planeta com uma crosta de gelo mais espessa, a água líquida pode penetrar na camada de gelo à medida que as condições de aquecimento das marés variam ao longo do tempo, formando bolsas de água líquida que contêm voláteis. Às vezes, essas bolsas de água podem surgir através de uma fraqueza na camada de gelo. Em planetas com conchas mais finas, a água pode irromper diretamente do próprio oceano.
A espessura do gelo ajuda a determinar a quantidade de atividade criogênica, e os pesquisadores determinaram a provável espessura das conchas dos 17 exoplanetas. A temperatura de um planeta determina a sua espessura, e os investigadores determinaram que as temperaturas da superfície dos planetas na amostra eram mais baixas do que se pensava, até 33 graus Celsius (60 F) mais baixas em alguns casos.
A concha gelada do Proxima B tem apenas cerca de 58 metros (190 pés) de espessura, e a concha do LHS-1140b tem apenas 1,6 km (1 milha) de espessura. No outro extremo da escala está o MOA 2007 BLG 192Lb com uma concha de cerca de 38,6 km (24 milhas) de espessura. Para efeito de comparação, a camada gelada de Europa tem cerca de 29 km (18 milhas) de espessura. O que isso nos diz?
“Como os nossos modelos prevêem que os oceanos podem ser encontrados relativamente perto das superfícies de Proxima Centauri b e LHS 1140 b, e a sua taxa de atividade de gêiseres pode exceder a de Europa em centenas a milhares de vezes, é mais provável que os telescópios detectem atividade geológica nestes oceanos. planetas”, explicou o autor principal Quick.
Quando se trata de Proxima Centauri b, há muita incerteza. A única coisa que sabemos com certeza é que está firmemente dentro daquilo que os astrônomos consideram o zona habitável clássica. Além disso, não temos certeza se ele está travado de forma maré em sua estrela, embora isso possa ser provável. Se for, isso muda tudo sobre a temperatura, a atmosfera e o estado de qualquer água que possa ter retido. Poderia ter oceanos em todo o planeta ou apenas corpos de água isolados menores. Pode estar parcial ou totalmente congelado, com um oceano líquido sob o gelo. Ou pode ser tudo terra seca.
Mas se esta nova investigação estiver correta, então a procura de planetas habitáveis tem um alvo mais viável, muito mais próximo da Terra do que pensávamos. A Terra hospeda comunidades de vida em fontes hidrotermais em seus oceanos profundos, isoladas da luz solar. É plausível que a mesma coisa possa acontecer em mundos oceânicos gelados.
“Todos os planetas considerados neste estudo são suficientemente grandes e experimentam aquecimento interno suficiente para conterem oceanos subterrâneos a diferentes profundidades sob camadas de gelo externas e para acolherem processos geológicos activos, nomeadamente criovulcanismo”, escrevem os autores na sua conclusão. “Se a experiência com os mundos oceânicos em nosso sistema solar servir de indicador, as finas camadas de gelo que estimamos para Proxima Cen b, Trappist-1f e todos os planetas Kepler em nosso estudo sugerem que quaisquer produtos de erupção foram liberados para o espaço durante os episódios. do criovulcanismo explosivo nestes mundos surgiria diretamente dos seus oceanos subterrâneos.”
Isso coloca estes mundos na mesma categoria que Europa. E detectámos partículas rochosas, sais e produtos químicos orgânicos nas plumas de Europa. Se conseguirmos detectar plumas em qualquer um destes planetas, eles conterão evidências diretas da composição dos seus oceanos.
Novos telescópios que estarão online em breve serão capazes de ver Proxima Centauri b. O Telescópio Gigante de Magalhães estará online nos próximos anos e terá o poder de resolução para ver facilmente o PCB. “A separação angular do exoplaneta conhecido mais próximo, Proxima b, de Proxima Centauri, é facilmente alcançável
do GMT com óptica adaptativa”, diz o site do GMT. É possível que o poderoso telescópio detecte quaisquer plumas criovulcânicas que escapem do oceano.
A astronomia mudará quando o GMT e nossos outros telescópios mais novos e mais poderosos entrarem em operação nos próximos anos. E se o GMT conseguir medir a atividade dos gêiseres em Proxima Centauri b e encontrar muitos deles, a busca por vida também mudará.
Em vez de nos concentrarmos na zona habitável clássica em torno das estrelas, podemos considerar planetas mais distantes, onde podem existir oceanos que sustentam a vida e persistir sob calotas geladas. Se os astrônomos conseguirem descobrir uma maneira de detectar mais plumas e medir o que há nelas, então a busca por vida dará um passo gigantesco.
