Curvas de luz simuladas da Terra. (S. Fan et al., ApJ 2019)
O estudo dos exoplanetas amadureceu consideravelmente nos últimos 10 anos. Durante esse tempo, a maioria dos mais de 4.000 exoplanetas que são atualmente conhecidos por nós foram descobertos.
Foi também durante esse período que o processo começou a mudar do processo de descoberta para a caracterização. Além disso, os instrumentos de última geração permitirão estudos que revelarão muito sobre as superfícies e atmosferas dos exoplanetas.
Isso naturalmente levanta a questão: o que uma espécie suficientemente avançada veria se estivesse estudando nosso planeta? Usando dados de vários comprimentos de onda da Terra, uma equipe de cientistas do Caltech foi capaz de construir um mapa de como seria a Terra para observadores alienígenas distantes.
Além de abordar a curiosidade, este estudo também poderia ajudar os astrônomos a reconstruir as características da superfície de exoplanetas " semelhantes à Terra " no futuro.
O estudo que descreve as descobertas da equipe, intitulado "A Terra como um Exoplaneta: Um Mapa Estrangeiro Bidimensional ", apareceu recentemente na revista Science Mag e está programado para ser publicado no The Astrophysical Journal Letters .
O estudo foi conduzido por Siteng Fan e incluiu vários pesquisadores da Divisão de Ciências Geológicas e Planetárias do Instituto de Tecnologia da Califórnia (GPS) e do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
Ao procurar por planetas potencialmente habitáveis além do nosso Sistema Solar, os cientistas são forçados a adotar a abordagem indireta.
Dado que a maioria dos exoplanetas não pode ser observada diretamente para saber de sua composição atmosférica ou características da superfície (AKA Direct Imaging ), os cientistas devem estar satisfeitos com as indicações que mostram como "semelhante à Terra" é um planeta.
Como Fan disse ao Universe Today via e-mail, isso reflete as limitações que os astrônomos e os estudos de exoplanetas são atualmente forçados a enfrentar:
"Primeiramente, os estudos atuais sobre exoplanetas não descobriram quais são os requisitos mínimos para habitabilidade. Existem alguns critérios propostos, mas não temos certeza se eles são suficientes ou necessários. Segundo, mesmo com esses critérios, as técnicas atuais de observação não são boas o suficiente para confirmar a habitabilidade, especialmente em exoplanetas semelhantes à Terra, devido à dificuldade de detectá-los e restringi-los. "
Dado que a Terra é o único planeta que conhecemos capaz de suportar a vida, a equipe teorizou que as observações remotas da Terra poderiam atuar como um proxy para um exoplaneta habitável, como observado por uma civilização distante.
"A Terra é o único planeta que conhecemos que contém vida", disse Fan. "Estudar como a Terra se parece com observadores distantes nos daria a direção de como encontrar exoplanetas habitáveis em potencial".
Um dos elementos mais importantes do clima da Terra (e que é crítico para toda a vida em sua superfície) é o ciclo da água, que tem três fases distintas. Estes incluem a presença de vapor de água na atmosfera, nuvens de água condensada e partículas de gelo e a presença de corpos d'água na superfície.
Portanto, a presença destes poderia ser considerada como possíveis indicações de habitabilidade e até mesmo indicações de vida (também conhecidas como bioassinaturas) que poderiam ser observadas à distância. Portanto, ser capaz de identificar características de superfície e nuvens em exoplanetas seria essencial para colocar restrições à sua habitabilidade.
Para determinar o que a Terra seria para os observadores distantes, a equipe compilou 9740 imagens da Terra que foram tomadas pelo satélite do Observatório Espacial do Espaço Profundo (DSCOVR) da NASA. As imagens foram tiradas a cada 68 a 110 minutos durante um período de dois anos (2016 e 2017) e conseguiram capturar a luz refletida da atmosfera da Terra em múltiplos comprimentos de onda.
Fan e seus colegas então combinaram as imagens para formar um espectro de reflexão de 10 pontos plotados ao longo do tempo, que foram então integrados ao disco da Terra. Isso efetivamente reproduzia o que a Terra poderia parecer a um observador a muitos anos-luz de distância, se eles observassem a Terra por um período de dois anos.
"Descobrimos que o segundo componente principal da curva de luz da Terra está fortemente correlacionado com a fração terrestre do hemisfério iluminado (r ^ 2 = 0,91)", disse Fan. "Combinando com a geometria de visualização, reconstruir o mapa torna-se um problema de regressão linear."
(S. Fan et al., ApJ 2019)
Depois de analisar as curvas resultantes e compará-las com as imagens originais, a equipe de pesquisa descobriu quais parâmetros das curvas correspondiam a terra e cobertura de nuvens. Eles então selecionaram os parâmetros que mais se relacionavam com a área da terra e a ajustaram à rotação de 24 horas da Terra, que lhes deu um mapa de contorno (mostrado acima) que representava a curva de luz da Terra a partir de anos-luz de distância.
As linhas pretas representam o parâmetro de característica da superfície e correspondem aproximadamente às linhas costeiras dos principais continentes. Estes são ainda coloridos em verde para fornecer uma representação aproximada da África (centro), Ásia (canto superior direito), América do Norte e do Sul (esquerda) e Antártida (parte inferior).
O que está no meio representa os oceanos da Terra, com as seções mais rasas denotadas em vermelho e as mais profundas em azul.
Esses tipos de representações, quando aplicados às curvas de luz de exoplanetas distantes, poderiam permitir aos astrônomos avaliar se um exoplaneta possui oceanos, nuvens e calotas de gelo - todos os elementos necessários para um exoplaneta "parecido com a Terra". Como fã concluiu:
"A análise das curvas de luz neste trabalho tem implicações para determinar as características geológicas e os sistemas climáticos no exoplaneta. Descobrimos que a variação da curva de luz da Terra é dominada por nuvens e terra / oceano, ambos cruciais para a vida na Terra. Portanto, os exoplanetas semelhantes à Terra que abrigam este tipo de características seriam mais propensos a sediar a vida ".
Em um futuro próximo, instrumentos de última geração como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) permitirão as pesquisas de exoplanetas mais detalhadas até o momento. Além disso, os instrumentos terrestres que estão entrando em operação na próxima década - como o Telescópio Extremamente Grande (ELT), o Telescópio de Trinta Metros (TMT) e o Telescópio Gigante de Magalhães (GMT) - deverão permitir estudos de imagem diretos de planetas menores e rochosos que orbitam mais perto de suas estrelas.
Ajudados por estudos que ajudam a resolver características da superfície e condições atmosféricas, os astrônomos podem finalmente dizer com segurança quais exoplanetas são habitáveis e quais não são.
Com sorte, a descoberta de uma Terra 2.0 (ou várias Terras da Terra) pode estar ao virar da esquina!
Fonte - Science Alert
Expandindo referencias:
ArXiv
Science
Universe Today
Fonte - Science Alert
Expandindo referencias:
ArXiv
Science
Universe Today
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