Um planeta do tamanho da Terra encontrado na zona habitável de uma estrela próxima

Um sistema planetário escondido na constelação de Dorado, a cerca de 100 anos-luz da Terra, hospeda um planeta do tamanho da Terra que orbita dentro da zona habitável de sua estrela.

(Imagem: © Goddard Space Flight Center da NASA)

Alguns meses atrás, um grupo de astrônomos de exoplanetas da NASA, que estão no negócio de descobrir planetas em torno de outras estrelas, me chamou para uma reunião secreta para me contar sobre um planeta que havia atraído seu interesse. Como minha experiência está na modelagem do clima dos exoplanetas, eles me pediram para descobrir se esse novo planeta era habitável - um lugar onde a água líquida poderia existir.

Esses colegas da NASA, Josh Schlieder e suas alunas Emily Gilbert , Tom Barclay e Elisa Quintana , estudavam dados do TESS ( Transiting Exoplanet Survey Satellite ) quando descobriram o que poderia ser o primeiro planeta do tamanho da Terra conhecido pelo TESS em uma zona onde água líquida poderia existir na superfície de um planeta terrestre. Esta é uma notícia muito emocionante, porque este novo planeta está relativamente próximo da Terra e pode ser possível observar sua atmosfera com o Telescópio Espacial James Webb ou com grandes telescópios terrestres.

Planetas da zona habitável

A estrela hospedeira do planeta que a equipe de Gilbert descobriu é chamada TESS of Interest número 700, ou TOI-700. Comparada ao Sol, é uma estrela pequena e escura. Tem 40% do tamanho, apenas cerca de 1/50 do brilho do Sol e está localizado a cerca de 100 anos-luz da Terra na constelação Dorado, visível no Hemisfério Sul. Para comparação, a estrela mais próxima de nós, Proxima Centauri, está a 4,2 anos-luz da Terra. Para ter uma noção dessas distâncias, se você viajar na sonda mais rápida ( Parker Solar Probe ) para alcançar Proxima Centauri, levaria quase 20.000 anos.

Existem três planetas em torno do TOI-700: b, c e d. O planeta d é do tamanho da Terra, dentro da zona habitável da estrela e orbita o TOI-700 a cada 37 dias. Meus colegas queriam que eu criasse um modelo climático para o Planeta d usando as propriedades conhecidas da estrela e do planeta. Os planetas bec são do tamanho da Terra e do tamanho de mini-Netuno, respectivamente. No entanto, eles orbitam muito mais perto de sua estrela hospedeira, recebendo 5 vezes e 2,6 vezes a luz das estrelas que nossa própria Terra recebe do Sol. Para comparação, Vênus, um mundo seco e terrivelmente quente, com temperatura da superfície de aproximadamente 860 graus Fahrenheit, recebe o dobro da luz solar da Terra.

Até cerca de uma década atrás, apenas dois planetas de zonas habitáveis ​​de qualquer tamanho eram conhecidos pelos astrônomos: Terra e Marte. Na última década, no entanto, graças às descobertas feitas pelos telescópios terrestres e pela missão Kepler (que também procurou exoplanetas de 2009 a 2019, mas agora está aposentada), os astrônomos descobriram cerca de uma dúzia de exoplanetas de tamanho terrestre. Estes são entre duas e duas vezes maiores que a Terra nas zonas habitáveis ​​de suas estrelas hospedeiras.

Apesar do número relativamente grande de pequenas descobertas de exoplanetas até o momento, a maioria das estrelas está entre 600 e 3.000 anos-luz de distância da Terra - muito distante e sombrio para observação detalhada.

A TESS descobriu seu primeiro planeta do tamanho da Terra na zona habitável de sua estrela, a faixa de distâncias em que as condições podem ser adequadas para permitir a presença de água líquida na superfície.

Por que a água líquida é importante para a habitabilidade?

Ao contrário do Kepler, a missão do TESS é procurar planetas ao redor dos vizinhos mais próximos do Sol: aqueles brilhantes o suficiente para observações posteriores.

Entre abril de 2018 e agora, o TESS descobriu mais de 1.500 candidatos ao planeta. A maioria tem mais que o dobro do tamanho da Terra, com órbitas inferiores a 10 dias. A Terra, é claro, leva 365 dias para orbitar em torno do nosso Sol. Como resultado, os planetas recebem significativamente mais calor do que a Terra recebe do Sol e são muito quentes para que a água líquida exista na superfície.

Água líquida é essencial para a habitabilidade. Ele fornece um meio para os produtos químicos interagirem entre si. Embora seja possível a existência de vida exótica a pressões mais altas ou temperaturas mais altas - como os extremófilos encontrados perto de fontes hidrotermais ou os micróbios encontrados a 800 metros abaixo da camada de gelo da Antártida Ocidental - essas descobertas foram possíveis porque os humanos foram capazes de sondar esses ambientes extremos. Eles não seriam detectáveis ​​do espaço.

Quando se trata de encontrar vida, ou mesmo condições habitáveis, além do nosso sistema solar, os seres humanos dependem inteiramente de observações remotas. A água líquida da superfície pode criar condições habitáveis ​​que podem potencialmente promover a vida. Essas formas de vida podem então interagir com a atmosfera acima, criando bioassinaturas remotamente detectáveis ​​que os telescópios terrestres podem detectar. Essas bio-assinaturas podem ser composições atuais de gases semelhantes à Terra (oxigênio, ozônio, metano, dióxido de carbono e vapor de água) ou a composição da Terra antiga há 2,7 bilhões de anos (principalmente metano e dióxido de carbono e sem oxigênio).

Conhecemos um planeta onde isso já aconteceu: a Terra. Portanto, o objetivo dos astrônomos é encontrar os planetas do tamanho da Terra, orbitando a distâncias da estrela onde a água poderia existir em forma líquida na superfície. Esses planetas serão nossos principais alvos para procurar mundos habitáveis ​​e assinaturas de vida fora do nosso sistema solar.

Os três planetas do sistema TOI 700 orbitam uma pequena e fresca estrela anã M. O TOI 700 d é o primeiro mundo da zona habitável do tamanho da Terra descoberto pelo TESS. Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA

Climas possíveis para planeta TOI-700 d

Para provar que o TOI-700 d é real, a equipe de Gilbert precisava confirmar o uso de dados de um tipo diferente de telescópio. TESS detecta planetas quando eles cruzam na frente da estrela, causando um mergulho na luz das estrelas. No entanto, essas quedas também podem ser criadas por outras fontes, como ruído instrumental espúrio ou estrelas binárias no fundo eclipsando uma à outra, criando sinais positivos falsos. Observações independentes vieram de Joey Rodriguez no Center for Astrophysics da Harvard University. Rodriguez e sua equipe confirmaram a detecção TESS do TOI-700 d com o telescópio Spitzer e removeram qualquer dúvida remanescente de que seja um planeta genuíno.

Minha aluna Gabrielle Engelmann-Suissa e eu usamos o nosso software de modelagem para descobrir que tipo de clima poderia existir no planeta TOI-700 d . Como ainda não sabemos que tipo de gases esse planeta pode realmente ter em sua atmosfera, usamos nossos modelos climáticos para explorar possíveis combinações de gases que suportariam oceanos líquidos em sua superfície. Engelmann-Suissa, com a ajuda do meu colaborador de longa data Eric Wolf , testou vários cenários, incluindo a atmosfera atual da Terra (77% de nitrogênio, 21% de oxigênio, restante metano e dióxido de carbono), a composição da atmosfera da Terra há 2,7 bilhões de anos (principalmente metano e dióxido de carbono) e até uma atmosfera marciana (muito dióxido de carbono), uma vez que possivelmente existia há 3,5 bilhões de anos.

Com base em nossos modelos, descobrimos que, se a atmosfera do planeta TOI-700 d contiver uma combinação de metano ou dióxido de carbono ou vapor de água, o planeta poderá ser habitável. Agora, nossa equipe precisa confirmar essas hipóteses com o Telescópio Espacial James Webb.

As bactérias que vivem em condições adversas como essa bacia geotérmica no Parque Nacional de Yellowstone fornecem pistas sobre zonas habitáveis ​​em outros planetas. 1tomm / Shutterstock.com

Novos mundos estranhos e seus climas

As simulações climáticas que nossa equipe da NASA concluiu sugerem que uma atmosfera semelhante à da Terra e uma pressão de gás não são adequadas para suportar a água líquida em sua superfície. Se colocarmos a mesma quantidade de gases de efeito estufa que temos na Terra no TOI-700 d, a temperatura da superfície neste planeta ainda estaria abaixo de zero.

Nossa própria atmosfera suporta um oceano líquido na Terra agora porque nossa estrela é muito grande e mais brilhante que o TOI-700. Uma coisa é certa: a modelagem de todas as nossas equipes indica que o clima dos planetas em torno de estrelas pequenas e escuras como o TOI-700 é muito diferente do que vemos em nossa Terra.

O campo de exoplanetas está agora em uma era de transição, desde a descoberta deles até a caracterização de suas atmosferas. Na história da astronomia, novas técnicas permitem novas observações do universo, incluindo surpresas como a descoberta de hot-Jupiters e mini-Netuno, que não têm equivalente em nosso sistema solar. O palco está agora montado para observar as atmosferas desses planetas para ver quais têm condições que sustentam a vida.

Fonte - The Conversation

Expandindo referencias:

LiveScience