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maio 02

Kepler-186f e a habitabilidade: considerações sobre a influência da inclinação axial e obliquidade em exoplanetas

http://www.nasa.gov/sites/default/files/kepler186f_artistconcept_2.jpg

Esta belíssima ilustração retrata Kepler-186f, o primeiro exoplaneta confirmado com tamanho da Terra orbitando uma estrela distante na zona habitável, ou seja, dentro de uma gama de distâncias de uma estrela onde temperatura é amena e a água líquida pode eventualmente existir sobre sua superfície. A descoberta de Kepler-186f confirma que há exoplanetas do tamanho da Terra orbitando em zonas habitáveis de outras estrelas. Este achado é um passo significativo na direção de se encontrar um mundo semelhante à Terra. Créditos: Instituto Ames / SETI NASA / JPL-Caltech.

O anúncio em abril de 2014 sobre o Kepler-186f apresentou um mundo que reside, evidentemente, nos limites exteriores da zona habitável de sua estrela. Além disse os cientistas nos advertiram que nós sabemos muito pouco sobre este lugar para tirar conclusões sobre o que está a acontecer realmente em sua superfície. Trata-se de um exoplaneta rochoso e que tem água em estado líquido? Talvez sim, talvez não. Greg Laughlin (UC-Santa Cruz) comentou a imagem fotográfica de grande circulação do Kepler 186-f (acima) em seu site “sistemic“. Laughlin relata como ele interpretou esta imagem:

Olhei para esta imagem por um longo tempo, traçando os contornos dos oceanos e os continentes. Detalhes vívidos da superfície surgiram em minha. Sim, as camadas de gelo se espalham ao norte de Kepler-186f em uma aderência frígida, mas no arquipélago equatorial ensolarado, as preocupações sobre aquecimento global estão longe. As ondas margeiam as costas encharcadas de luz como ouro líquido…

Pensamento crítico

Greg Laughlin relembra a forma como a imprensa tem tratado histórias anteriores sobre exoplanetas habitáveis, como por exemplo o frenesi em 2007 sobre Gliese 581c. E você pode ver a evolução em renderizações artísticas de vários mundos em discussão, que culminou com esta recente ilustração de Kepler-186f. Na verdade, a interpretação correta é: trata-se de uma fotografia gerada por alguém que não percebeu os limites das nossas capacidades.

Inegavelmente se trata de um belo trabalho de ilustração, juntamente uma linda história sobre o novo exoplaneta. Contudo, temos que ter bastante cuidado com as interpretações. Sim, os caçadores de exoplanetas entendem que isto é inteiramente conjectural, mas após alguma reflexão, notamos que com imagens como esta nós estamos enviando um sinal para o público em geral de que estamos mais confiantes sobre que sabemos sobre esses mundos do que seria justificável. No caso do Kepler-186f, o fato de que um exoplaneta tenha um tamanho parecido com o nosso (110% do diâmetro da Terra) não irá torná-lo gêmeo da Terra de forma alguma, especialmente tendo em conta que o exoplaneta em questão orbita uma estrela bem mais fria, uma anã vermelha (metade da massa do Sol), e é iluminado com apenas cerca de um quarto da insolação que a Terra recebe do Sol.

Os benefícios da inclinação axial

O que nós podemos supor as sobre zonas habitáveis reside no fato delas estarem espremidas entre bordas hipotéticas (ver abaixo esta idéia no diagrama dos planetas e exoplanetas conhecidos x regiões habitáveis).

http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/Kepler186_FINAL-Apr2014.pdf

Os exoplanetas em Zonas Habitáveis em comparação com as posições orbitais da Terra, Marte e Vênus. Crédito: Chester Harman/NASA/JPL/SETI/Arecibo

Entretanto, em um plano mais teórico, há estudos sobre exoplanetas com órbitas inclinadas (Universidade de Washington e NASA). Isto é intrigante porque a inclinação axial ajuda na existência de água líquida na superfície muito mais do que as noções anteriores de zona habitáveis ​​permitiriam. O documento, publicado em abril de 2014 na Astriobiology pode, de fato, ampliar a zona habitável por dez a vinte por cento, o que aumentaria consideravelmente o conjunto exoplanetas candidatos, adequados à vida.

Sim! Estamos falando de exoplanetas cujo eixo foi inclinado a partir de seus planos orbitais graças a interações gravitacionais com outros exoplanetas do sistema. A alegação é que a inclinação flutuante do eixo de um exoplaneta pode aumentar em vez de diminuir as chances de vida, porque a glaciação se torna mais difícil quando regiões polares derretem graças à rotação irregular. Disse Rory Barnes (Universidade de Washington):

 … a rápida inclinação de um exoplaneta realmente aumenta a probabilidade de que pode haver água líquida na sua superfície …

http://online.liebertpub.com/doi/pdf/10.1089/ast.2013.1129

Inclinação e obliquidade: um diagrama esquemático simplificado ilustra como a evolução da inclinação leva a uma evolução na obliquidade. Quando a inclinação orbital aumenta, o eixo de rotação continua a apontar para uma posição fixa no espaço, fazendo com que o ângulo ente o eixo de rotação e o plano fundamental aumente. Nesta figura a inclinação muda de tal modo que a obliquidade varia de um valor inicial de 23,5 graus para zero graus. Crédito: Armstrong et al.

No artigo se lê:

Interpretamos que nossos resultados sugerem que planetas com oscilações grandes e rápidas nas suas obliquidades são potencialmente mais propensos a ser habitáveis do que aqueles com oscilações insignificantes, como a Terra. Esta perspectiva está em desacordo com a noção de que a estabilidade da obliquidade da Terra é importante para o desenvolvimento da vida [Hipótese da Terra Rara]. Embora ainda possa ser verdade que oscilações rápidas possam ser prejudiciais e, certamente, em alguns pontos os ciclos de obliquidade podem ser muito grandes e rápidos, nossos resultados mostram claramente que a evolução rápida da obliquidade pode ser uma benção para a habitabilidade. Pelo menos, não devemos descartar a vida em exoplanetas com ciclos rápidos de obliquidade.

http://www.washington.edu/news/2014/04/15/astronomers-tilt-a-worlds-could-harbor-life/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=astronomers-tilt-a-worlds-could-harbor-life

Órbitas inclinadas tais como as mostradas nesta ilustração podem fazer alguns planetas oscilarem como um pião que está quase a terminar seu giro. A oscilação do eixo de um exoplaneta é um efeito que poderia manter a água em estado líquido na superfície, dando assim maior chance para que a vida se desenvolva. Créditos: NASA / GSFC

Uma consequência disso é que as pesquisas futuras por planetas habitáveis poderão ser estendidas para regiões mais distantes da estrela alvo, investigando uma zona habitável mais profunda, tendo em mente o quão difícil é separar a luz estelar da luz refletida pelo exoplaneta. Os pesquisadores de fato apontam em sua conclusão de que todas as suas simulações começaram com parâmetros terrestres: taxas de rotação planetária de 24 horas e obliquidades de 23,5 graus. Os cientistas esclarecem sobre a necessidade de futuros trabalhos abrangendo uma ampla gama de condições iniciais. Uma questão carece de resposta: é verdade que uma ‘arquitetura específica’ de um sistema solar sempre produz um ciclo de obliquidade particular?

Uma grande lua pode ajudar ou atrapalhar a habitabilidade de um exoplaneta?

São pensamentos interessantes. Devemos considerar isto poderia trazer ramificações em outra teoria, a que estabelece que os exoplanetas precisam ser orbitados por uma grande lua, permitindo uma estabilização axial, para serem adequados para a vida como a conhecemos. Sabemos que teoricamente a inclinação do eixo da Terra em torno 23,5 graus iria variar consideravelmente na ausência de nossa Lua, ao ponto em que as flutuações climáticas se tornariam extremas. Isto pode ser problemático para planetas em órbitas como a nossa, mas para exoplanetas na borda exterior da zona habitável, sob este ponto de vista, essas flutuações podem ser precisamente o que é necessário para evitar que o gelo se espalhe de forma global, tornando a falta de uma grande lua estabilizadora uma vantagem. As grandes luas, então, podem ter um papel a desempenhar nas duas direções, ajudando ou prejudicando o desenvolvimento da vida, dependendo da posição do planeta na zona habitável.

O artigo científico assinado por Armstrong et al . , intitulado “Effects of Extreme Obliquity Variations on the Habitability of Exoplanets“, foi publicado em Astrobiology vol. 14 , Issue 4, em 15 de abril de 2014.

Fontes

Centauri Dreams: Two Takes on Habitability

Unversidade de Washington: Astronomers: ‘Tilt-a-worlds’ could harbor life

NASA: Odd Tilts Could Make More Worlds Habitable

Greg Laughlin´s Sistemic site: photographic

Artigo Científico

Efeitos de variações extremas obliquidade sobre a habitabilidade de exoplanetas [Effects of Extreme Obliquity Variations on the Habitability of Exoplanets]

._._.

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