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Atmosfera parecida com a da Terra poderá não sobreviver na órbita de Proxima b


Na sua órbita, o exoplaneta Proxima b não consegue, provavelmente, sustentar uma atmosfera parecida com a da Terra.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith

Proxima b, um planeta do tamanho da Terra fora do nosso Sistema Solar, situado na zona habitável da sua estrela, pode não ser capaz de "agarrar" a sua atmosfera, deixando a superfície exposta à nociva radiação estelar e reduzindo o seu potencial de habitabilidade.

A apenas 4 anos-luz de distância, Proxima b é o nosso vizinho extrassolar mais próximo. No entanto, devido ao facto de que não pode ser visto a passar em frente da sua estrela-mãe, a atmosfera do exoplaneta não pode ser estudada recorrendo aos métodos habituais. Em vez disso, os cientistas apoiam-se em modelos para entender se o exoplaneta é habitável.

Um desses modelos de computador considerou o que aconteceria se a Terra orbitasse Proxima Centauri, a nossa vizinha estelar mais próxima e a estrela hospedeira de Proxima b, na mesma órbita que Proxima b. O estudo da NASA, publicado na edição de 24 de julho da revista The Astrophysical Journal Letters, sugere que a atmosfera da Terra não sobreviveria em íntima proximidade com a violenta anã vermelha.

"Nós decidimos pegar no único planeta habitado que conhecemos até agora - a Terra - e colocá-lo no lugar de Proxima b," comenta Katherine Garcia-Sage, cientista espacial do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland e autora principal do estudo. A investigação foi apoiada pela NExSS da NASA - liderando a busca de vida em planetas para lá do nosso Sistema Solar - e pelo Instituto de Astrobiologia da NASA.

Só porque a órbita de Proxima b o coloca na zona habitável, que é a distância à estrela hospedeira onde a água permanece em estado líquido à superfície de um planeta, isso não significa que é habitável. Não leva em conta, por exemplo, se a água existe realmente no planeta, ou se uma atmosfera consegue sobreviver naquela órbita. As atmosferas também são essenciais para a vida como a conhecemos: uma atmosfera ideal permite a regulação do clima, a manutenção de uma pressão superficial favorável à água, a proteção contra o perigoso clima espacial e a presença dos blocos de construção química da vida.

O modelo de computador de Garcia-Sage e colegas usou a atmosfera, o campo magnético e a gravidade da Terra como homólogos para Proxima b. Também calcularam a quantidade de radiação que Proxima Centauri produz em média, com base em observações do Observatório de raios-X Chandra da NASA.

Com estes dados, o modelo simula como a intensa radiação estelar e as frequentes proeminências afetam a atmosfera do exoplaneta.

"A questão é, que porcentagem da atmosfera já foi perdida, e quão depressa ocorre esse processo? comenta Ofer Cohen, cientista espacial da Universidade de Massachusetts, em Lowell e coautor do estudo. "Como essa estimativa, podemos calcular quanto tempo leva para a atmosfera escapar completamente - e comparar esse valor com o tempo de vida do planeta."

Uma estrela anã vermelha ativa como Proxima Centauri retira atmosfera quando a extrema radiação ultravioleta altamente energética ioniza os gases atmosféricos, quebrando os elétrons e produzindo uma faixa de partículas carregadas. Neste processo, os elétrons recém-formados ganham energia suficiente para poderem escapar facilmente à gravidade do planeta e saírem da atmosfera.

As cargas opostas atraem-se, de modo que quando os elétrons carregados negativamente deixam a atmosfera, criam uma poderosa separação de carga que puxa com eles iões carregados positivamente, para o espaço.

Na zona habitável de Proxima Centauri, Proxima b sofre ataques de extrema radiação ultravioleta, centenas de vezes mais fortes do que os que a Terra recebe do Sol. Essa radiação fabrica energia suficiente para "despir" não apenas as moléculas mais leves - hidrogênio - como também, ao longo do tempo, elementos mais pesados como o oxigênio e o azoto.

O modelo mostra que a poderosa radiação de Proxima Centauri "drena" uma atmosfera parecida à da Terra até 10.000 vezes mais depressa do que acontece na nossa Terra propriamente dita.

"Este foi um cálculo simples baseado na atividade média da estrela hospedeira," acrescenta Garcia-Sage. "Não tem em conta variações como o aquecimento extremo na atmosfera da estrela ou as violentas perturbações estelares sobre o campo magnético do exoplaneta - coisas que esperamos que forneçam ainda mais radiação ionizante e escape atmosférico."

Para entender como o processo pode variar, os cientistas analisaram outros dois factores que agravam a perda atmosférica. Primeiro, consideraram a temperatura da atmosfera neutra, chamada termosfera. Descobriram que à medida que a termosfera aquece com a radiação estelar, a fuga atmosférica aumenta.

Os cientistas também consideraram o tamanho da região sobre a qual a fuga atmosférica tem lugar, chamada calote polar. Os planetas são mais sensíveis aos efeitos magnéticos nos polos magnéticos. Quando as linhas do campo magnético nos polos se fecham, a calota polar é limitada e as partículas carregadas permanecem presas perto do planeta. Por outro lado, ocorre uma maior fuga quando as linhas do campo magnético estão abertas, proporcionando uma via unidirecional para o espaço.

"Este estudo analisa um aspecto subestimado da habitabilidade, que é a perda atmosférica no contexto da física estelar," realça Shawn Domagal-Goldman, cientista espacial de Goddard que não esteve envolvido no estudo. "Os planetas têm muitos sistemas de interação e é importante incluí-los nos nossos modelos."

Os cientistas mostram que com as temperaturas mais altas da termosfera e um campo magnético completamente aberto, Proxima b pode perder uma quantidade equivalente ao total da atmosfera da Terra em 100 milhões de anos - apenas uma fração dos atuais 4 bilhões de anos de Proxima b. Quando os cientistas assumiram as temperaturas mais baixas e um campo magnético fechado, essa mesma massa escapa ao longo de mais de 2 bilhões de anos.

"As coisas tornam-se interessantes caso um exoplaneta consiga agarrar a sua atmosfera, mas as perdas atmosféricas de Proxima b são tão altas que a habitabilidade é improvável," salienta Jeremy Drake, astrofísico do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica e coautor do estudo. "No geral, isto põe em causa a habitabilidade de planetas em torno de anãs vermelhas similares."

As anãs vermelhas como Proxima Centauri ou TRAPPIST-1 são frequentemente alvo de caças exoplanetárias, porque são as estrelas mais frias, mais pequenas e as mais comuns da Galáxia. Dado que são mais frias e mais ténues, os planetas têm que manter órbitas íntimas para que a água líquida esteja presente.

Mas, a menos que a perda atmosférica seja contrariada por algum outro processo - como uma enorme quantidade de atividade vulcânica ou bombardeamentos cometários -, esta proximidade, encontram os cientistas com maior frequência, não é promissora para a sobrevivência ou sustentabilidade de uma atmosfera.

FONTE: http://www.ccvalg.pt

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