Uma mudança sísmica ocorreu na astronomia durante a Revolução Científica, começando com o polímata Copérnico do século XVI e sua proposta de que a Terra girava em torno do Sol. No século XVII, o famoso engenheiro e astrônomo Galileu Galilei refinou o modelo heliocêntrico de Copérnico usando observações feitas com telescópios que ele mesmo construiu. No entanto, foi somente com as observações de Kepler de que os planetas seguiam órbitas elípticas ao redor do Sol (em vez de órbitas circulares) que os modelos astronômicos corresponderam completamente às observações dos céus.
Como se vê, essa peculiaridade da mecânica orbital pode ser essencial para o surgimento da vida em planetas como a Terra. Essa foi a hipótese apresentada em um estudo recente por uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade de Leeds. De acordo com seu trabalho, a excentricidade orbital (quanto um a órbita do planeta desvia de um círculo) pode influenciar a resposta climática de um planeta, o que pode ter um efeito profundo em sua potencial habitabilidade. Essas descobertas podem ser significativas para pesquisadores de exoplanetas, à medida que continuam a procurar planetas semelhantes à Terra que possam suportar vida.
A equipe foi liderada por Binghan Liuum estudante de doutorado em Escola de Física e Astronomia da Universidade de Leedsque conduziu a pesquisa como parte de sua tese. Ele foi acompanhado por Daniel R. Marsha Cátedra Priestley em Atmosferas Planetárias Comparativas (e orientador de tese de Liu) e outros colegas de Leeds e da Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge. O artigo deles, “Órbitas excêntricas podem aumentar a habitabilidade de exoplanetas semelhantes à Terra”, foi publicado recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
A ideia de órbitas circulares tem raízes profundas na astronomia ocidental, remontando à Antiguidade Clássica. Alguns exemplos incluem Platão e Aristóteles, que argumentaram que os corpos celestes então conhecidos (Lua, Mercúrio, Vênus, Sol, Marte, Júpiter e Saturno) eram esferas perfeitas que orbitavam a Terra em círculos concêntricos. Essa crença perdurou até a Revolução Científica, com Copérnico e Galileu argumentando que os planetas então conhecidos (Mercúrio, Vênus, Terra e Lua, Marte, Júpiter e Saturno) orbitavam o Sol em círculos concêntricos.
Foi somente quando Johannes Kepler introduziu o conceito de órbitas elípticas que os cientistas puderam comparar seus modelos astronômicos aos movimentos observados dos planetas. Desde então, os cientistas aprenderam muito sobre parâmetros orbitais – como o semieixo maior (a), excentricidade (e), inclinação axial (?), inclinação (eu), e periapsis – e como eles podem influenciar o clima de um planeta ao longo do tempo. Esses parâmetros também se tornaram muito importantes para estudos de exoplanetas, pois são vitais para determinar se um planeta pode ser “potencialmente habitável”.
Para o seu estudo, Liu e os seus colegas utilizaram o Modelo climático comunitário de atmosfera inteira (WACCM6), um modelo interativo de sistema terrestre de alto nível capaz de simular condições na Terra (dos oceanos à atmosfera superior) para simular exoplanetas semelhantes à Terra com dois parâmetros orbitais diferentes. Para um conjunto, eles atribuíram órbitas circulares (e = 0), enquanto aos outros foram atribuídas órbitas altamente excêntricas (e = 0,4) – muito maior que a excentricidade da Terra (0,016). Eles também receberam obliquidade zero (? = 0) e um nível fixo de irradiação solar anual (também conhecida como insolação média anual).
Após executar 30 anos de simulação para cada caso, eles examinaram como ambos os grupos de exoplanetas se comportaram em relação à sua resposta climática. Isso incluiu variações latitudinais e sazonais em seu ciclo hidrológico (gelo marinho, neve terrestre e nuvens) e métricas de habitabilidade terrestre, como temperatura da superfície e precipitação. Como eles indicaram em seu artigo, os exoplanetas dentro do grupo de órbita altamente excêntrica tiveram 25% mais área terrestre habitável por mais de 80% de sua órbita, com um aumento médio de 7% para todo o seu ciclo orbital.
Naturalmente, havia algumas ressalvas e adendos que eles certamente incluiriam:
“É importante notar que a habitabilidade da terra depende da métrica escolhida e da duração do tempo durante o qual as condições são atendidas para uma métrica específica. Concluímos que, sob o mesmo fluxo estelar médio anual, um planeta análogo à Terra com obliquidade zero em uma órbita altamente excêntrica ao redor de uma estrela semelhante ao Sol pode ter uma habitabilidade terrestre aprimorada em comparação com sua contraparte circular.”
Em outras palavras, as simulações são baseadas em planetas com órbitas muito mais excêntricas do que a Terra e não estão sujeitas às mesmas mudanças na obliquidade, que também impactam profundamente o clima da Terra (ou seja, períodos glaciais e interglaciais). No entanto, seu estudo demonstra que planetas com órbitas excêntricas têm mais probabilidade de serem habitáveis do que aqueles com órbitas circulares que experimentam poucas variações sazonais ao longo do ano. Esses resultados podem ter implicações significativas para estudos de exoplanetas e a busca por mundos habitáveis além do Sistema Solar.
Além disso, eles observam como os astrônomos se beneficiarão dos observatórios de última geração, que serão capazes de detectar exoplanetas semelhantes à Terra com órbitas excêntricas em um futuro próximo:
“A detecção de exoplanetas terrestres altamente excêntricos é baixa devido à limitação das técnicas de observação atuais, que são tendenciosas para exoplanetas próximos e, portanto, travados por maré em órbitas circulares. No entanto, com as próximas missões de telescópios terrestres e espaciais, como PLATO, ELT e HWO, mais exoplanetas rochosos altamente excêntricos semelhantes à Terra podem ser revelados e caracterizados. Entender os potenciais resultados climáticos e a habitabilidade de exoplanetas rochosos altamente excêntricos continua sendo uma tarefa desafiadora.”
Leitura adicional: MNRAS
