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O lado (quase) escuro dos exoplanetas


O sol nasce para todos? Não, mas pelo visto nasce para mais planetas do que antes imaginávamos (Crédito: Nasa)

POR SALVADOR NOGUEIRA
06/02/15 02:40


Uma das coisas que mais atrapalham a busca por planetas amigáveis à vida fora do Sistema Solar é o fato de que muitos deles, a julgar pela proximidade de suas estrelas, deveriam manter sua rotação sincronizada com a translação. Ou seja, metade do planeta fica eternamente sob a luz de seu sol, enquanto a outra metade enfrenta o gelo de uma noite eterna. Mas agora um estudo indica que muitos desses mundos acabarão livres dessa cruel prisão gravitacional. Na prática, isso aumenta as chances de encontrarmos mundos cujas condições ambientais sejam similares às da Terra.

O trabalho foi liderado por Jérémy Leconte, da Universidade de Toronto, no Canadá, e foi publicado na edição impressa desta sexta-feira (6) na revista “Science”. Ele mostra basicamente que os astrônomos desprezaram cedo demais os efeitos atmosféricos que podem influenciar a rotação do planeta.

Mas, como Jack, vamos por partes. Primeiro, cabe entender por que desconfiamos que muitos dos planetas mais interessantes já descobertos pudessem estar capturados nessa configuração maligna — um lado quente demais, outro gelado demais. Para saber que coisas assim acontecem, não é preciso ir tão longe. Olhe para a Lua. Já reparou que temos sempre a mesma face dela voltada para nós? Isso acontece porque a gravidade terrestre exerce uma força poderosa de maré sobre ela. No princípio, a Lua deve ter tido uma rotação diferente. Mas acabou sendo gradualmente “travada” nessa configuração. E o detalhe: ela também exerce efeitos gravitacionais sobre a Terra. O resultado é que, pouco a pouco, ela vai se afastando de nós, e em contrapartida a rotação do nosso planeta também vai freando lentamente. O fim da história seria com a Terra também mantendo o mesmo lado para sempre voltado para a Lua. Mas não se preocupe. Isso vai demorar mais tempo que a morte do Sol, marcada para daqui uns 5 bilhões de anos, de forma que temos outras preocupações mais prementes.

Longe de ser um fenômeno incomum, essa trava gravitacional é vista em muitas outras luas do Sistema Solar — elas sempre mantêm a mesma face voltada para seus respectivos planetas e senhores.

E algo parecido também é esperado de planetas, contanto que eles estejam em órbitas suficientemente próximas. No Sistema Solar, estamos tranquilos com relação a isso aqui na Terra — a distância é tal que os efeitos da gravidade solar são insuficientes para nos colocar numa trava de rotação.

Mas o mesmo não pode se dizer de planetas que recebam mais ou menos a mesma quantidade de energia que nosso mundo recebe, só que em torno de estrelas menores que o Sol. Falamos em especial das anãs vermelhas, queridinhas dos astrônomos e astrobiólogos no atual momento, principalmente por dois motivos. O primeiro e mais óbvio é que, por serem menores, elas facilitam a detecção de planetas ao seu redor e sua posterior investigação. O segundo é que elas são a categoria de estrelas mais abundante do Universo — a cada quatro sóis, um é uma anã vermelha.

O problema é que, por serem menores e menos brilhantes, a região em torno delas que permitiria a existência de planetas capazes de manter água em estado líquido na sua superfície — a chamada zona habitável — fica perto demais. Um planeta lá receberia a quantidade certa de luz e calor de seu astro-rei, mas… cairia vítima de uma trava gravitacional.

UMA ATMOSFERA NO MEIO DO CAMINHO
Eis que entra o estudo de Leconte e seus intrépidos colegas. Eles modelaram os efeitos da atmosfera sobre a rotação dos planetas. Levaram em conta o fato de que a diferença de temperatura entre o lado iluminado e o lado escuro levaria a movimentação da atmosfera, que por sua vez geraria um torque no próprio planeta. Em resumo, enquanto a gravidade da estrela faria força para ele sincronizar sua rotação, a atmosfera daria um empurrão a mais para impedir que isso acontecesse. Em muitos casos, os cientistas concluíram, isso levaria a um estado não sincronizado. Os dias e as noites estariam salvos, assim como o clima planetário. Maravilha.

A pergunta que não quer calar: é assim que funciona mesmo? Modelar o clima da Terra — um planeta que conhecemos profundamente — já não é muito fácil. Imagine as inferências que temos de fazer para modelar o comportamento de uma atmosfera que jamais observamos, nem sabemos exatamente como é?

Contudo, os cientistas apontam que há um exemplo aqui nas redondezas que demonstra o fenômeno diante de nossos olhos: Vênus.


Vênus fotografado em ultravioleta pela sonda Pioneer Venus, em 1979. (Crédito: Nasa)

GÊMEO ESTRANHO
Em essência, Vênus é a Terra que não deu certo. Com uma atmosfera cem vezes mais densa que a nossa e um efeito estufa de fazer inveja a George W. Bush, o planeta vizinho tem temperaturas que ultrapassam a casa dos 450 graus Celsius. Mas não é só isso, como diria a propaganda das facas Ginsu. Vênus também tem uma rotação bizarra, extremamente lenta e na direção contrária a que giram os outros planetas. Enquanto o planeta completa uma volta em torno do Sol a cada 224 dias, ele dá um giro em torno de si a cada 243 dias, e para o lado errado.

Com uma diferença tão pequena entre o tempo de rotação e de translação, por que a gravidade solar não aprisiona Vênus numa trava? Os cientistas acreditam que se deva justamente a esse efeito de maré atmosférica por aquecimento. Mas lembre-se de que a atmosfera venusiana é cem vezes mais densa que a nossa. Com certeza o efeito de torque lá deve ser muito maior do que num mundo que tenha uma atmosfera parecida com a da Terra, certo?

Era o que todo mundo pensava. Mas o estudo de Leconte mostrou que esse raciocínio simplificador está errado. Pelas suas contas, uma atmosfera com densidade similar à nossa já seria suficiente para tirar da trava gravitacional muitos planetas na zona habitável de estrelas menores que o Sol.

Essa foi a grande surpresa do trabalho, que sem dúvida torna mais palatável a noção de planetas com vida em torno de anãs vermelhas. (Muitos pesquisadores já não consideravam a trava gravitacional uma proibição estrita à vida, pois modelos atmosféricos também sugeriam que o calor podia ser transferido para o lado escuro de forma relativamente eficiente, sem gerar o colapso completo do sistema hidrológico e dos ciclos de carbono e silício, mas, claro, se pudermos evitar a trava, a coisa fica ainda melhor.)

Outro exemplo perto de casa que ilustra isso: no começo do século 20, todas as contas sugeriam que Mercúrio deveria estar numa trava gravitacional com o Sol. Só em 1965, graças a observações de radar, nos demos conta de que isso não era verdade. De fato, Mercúrio está numa outra condição de trava, conhecida como ressonância 3:2. Ou seja, a cada três giros em torno de si mesmo, ele completa duas voltas em torno do Sol. Como ele escapou da trava 1:1? Nesse caso, a coisa aconteceu porque a órbita dele ao redor do astro-rei flutua muito pelo efeito gravitacional dos outros planetas, alternando ao longo de milhões de anos entre percursos quase perfeitamente circulares e rotas bem ovais. Essa variação acaba “sabotando” a trava mais simples.


Mercúrio em cores, fotografado pela sonda americana Messenger, da Nasa

Trocando em miúdos: cada planeta e cada sistema têm sua história e suas particularidades. Não poderemos colocar todos os mundos que encontrarmos no mesmo balaio. Ao contrário disso, teremos de investigar um a um e compreender que forças e fenômenos moldaram a evolução geológica de cada um deles.

O problema, na verdade, é fazer todas essas descobertas com telescópios instalados a vários anos-luz de distância de seus alvos. Perguntei e Jérémy Leconte quando poderíamos esperar confirmações observacionais de seus cálculos com medições diretas de rotação de exoplanetas. Melhor você não prender a respiração esperando por elas.

“É uma pergunta sutil”, disse ele ao Mensageiro Sideral. “Nunca fiz nenhum cálculo disso, mas eu chutaria que podemos ter as primeiras delimitações sérias com o sucessor do Hubble, o Telescópio Espacial James Webb, em cinco a dez anos — isso se houver um planeta particularmente favorável para observar. Se não tivermos, talvez tenhamos de esperar o Extremely Large Telescope, construído pelo ESO [Observatório Europeu do Sul] para complementar o VLT [Very Large Telescope].”

Apesar da espera, é líquido e certo que vai valer a pena. Podemos apostar sem medo de perder que a natureza ainda vai nos surpreender muitas e muitas vezes. Novos e revigorantes desafios para a insaciável curiosidade humana.

FONTE: http://mensageirosideral.blogfolha.uol.com.br/

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