«

»

fev 11

Exoplanetas hospedados por a Anãs Vermelhas podem sofrer perdas de Oxigênio dentro de zonas potencialmente habitáveis

Cientistas dão uma nova visão sobre habitabilidade em volta das estrelas anãs vermelhas

https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/exovolcano1920x1080.00033-1041.jpg

Impressão artística da superfície de um exoplaneta ao redor de uma jovem anã vermelha. Nessa concepção, raios-X e radiação ultravioleta extrema fazem com que íons escapem da atmosfera do exoplaneta para o espaço. Os cientistas estimaram a taxa de escape de íons de oxigênio em exoplanetas hospedados por anãs vermelhas, o que desempenha um papel importante na determinação da habitabilidade desses tipos de exoplanetas. Créditos: NASA Goddard/Conceptual Image Lab, Michael Lentz, Genna Duberstein

A busca por vida fora do planeta Terra começa dentro das zonas habitáveis, as regiões em torno das estrelas onde as condições podem, potencialmente, permitir a existência de água líquida (essencial para a vida como a conhecemos) existindo na superfície de um exoplaneta. Nova pesquisa pela NASA sugere que algumas dessas zonas podem não ser capazes de suportar vida devido às frequentes erupções estelares de jovens estrelas anãs vermelhas. Essas pequenas e instáveis estrelas ejetam grandes quantidades de material estelar e violenta radiação para o espaço.

Recentemente, um time multidisciplinar de cientistas da NASA quer expandir o modo como as zonas habitáveis são definidas, considerando também o impacto da atividade estelar, a qual pode ameaçar a atmosfera de um exoplaneta com a perda de oxigênio.

Vladimir Airapetian, autor principal do artigo e cientista solar no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA, declarou:

Se nós almejamos achar um exoplaneta que possa desenvolver e sustentar vida, devemos encontrar e analisar quais as estrelas que melhor desempenham o papel de progenitora. Estamos cada vez mais perto de entender que tipo de estrela-mãe nós necessitamos achar.

Para determinar a zona habitável de uma estrela, os cientistas têm tradicionalmente considerado a quantidade de calor e luz que a estrela emite. As estrelas mais massivas que o nosso Sol produzem mais calor e mais luz, de modo que a zona habitável deve estar mais distante. Estrelas menos massivas e mais frias produzem zonas habitáveis mais próximas.

Todavia, juntamente com o calor e a luz visível, as estrelas também emanam raios-X e radiação ultravioleta, além de produzir erupções estelares, protuberâncias e ejeções de massa coronal. A esse comportamento estelar, coletivamente, nós chamamos de ‘clima espacial’. Um efeito possível desta radiação é a erosão atmosférica, na qual partículas altamente energéticas arrastam as moléculas atmosféricas, como o hidrogênio e oxigênio, os dois ingredientes da água, para o espaço. O novo modelo de zonas habitáveis de Vladimir Airapetian e seu time leva em consideração os efeitos do ‘clima espacial’.

Frequentemente, a busca por exoplanetas habitáveis se foca nas anãs vermelhas, pois nessa categoria estão as estrelas mais frias, pequenas, porém mais numerosas do Universo e, portanto, relativamente propícias à detecção de pequenos exoplanetas.

William Danchi, astrônomo do Centro Goddard e coautor do artigo, explicou:

A grande desvantagem é que as anãs vermelhas também são propensas a sofrer erupções estelares mais frequentes e poderosas que as do nosso Sol. Para avaliar a habitabilidade dos exoplanetas que orbitam essas estrelas, precisamos entender como esses vários efeitos se equilibram.

Outro fator muito importante de habitabilidade é a idade da estrela, com base nas observações recolhidas dos dados da missão Kepler da NASA. Todos os dias, estrelas anãs vermelhas jovens produzem superflares, ou seja, erupções gigantescas pelo menos 10 vezes mais poderosas do que as observadas no Sol. No entanto, as suas homólogas mais velhas e maduras, se comportam parecidas com o Sol de hoje, suas superflares ocorrem uma vez a cada 100 anos.

Vladimir Airapetian comentou:

Quando olhamos para as jovens anãs vermelhas na nossa Galáxia, vemos que são muito menos luminosas do que o nosso Sol de hoje. Pela definição clássica, a zona habitável em redor das anãs vermelhas deve ser 10 a 20 vezes mais próxima do que a distância entre a Terra e o Sol. Sabemos agora que essas estrelas anãs vermelhas geram uma grande quantidade de raios-X e raios ultravioleta nas zonas habitáveis através de frequentes erupções e tempestades estelares.

As superflares causam a erosão na atmosfera dos exoplanetas quando as emissões extremas de raios-X e raios ultravioleta quebram inicialmente as moléculas em átomos e depois ionizam os gases atmosféricos. Durante o processo de ionização, a radiação excita os átomos e extirpa os elétrons das camadas mais externas. Os elétrons são muito mais leves do que os íons recém-formados e assim escapam à atração da gravidade com muito mais facilidade e fogem para o espaço.

Como os opostos se atraem, então quanto mais elétrons carregados negativamente são gerados, mais eles produzem uma poderosa separação de carga que atrai os íons carregados positivamente da atmosfera em um processo chamado escape de íons (veja a animação abaixo).

Alex Glocer, astrofísico de Goddard e coautor do artigo científico, destacou que:

Sabemos que o escape de íons de oxigênio ocorre na Terra em uma escala muito menor, uma vez que o Sol exibe apenas uma fração da atividade de estrelas mais jovens. Nós desenvolvemos um modelo para descrever como este efeito se escala quando temos uma entrada mais energética, como se observa em estrelas jovens.

O modelo estima a fuga de oxigênio em exoplanetas que orbitam anãs vermelhas, assumindo que não a compensam com atividade vulcânica ou bombardeamento de cometas. Os vários modelos anteriores da erosão atmosférica indicaram que o hidrogênio é mais vulnerável à fuga de íons. Sendo o elemento mais leve, o hidrogênio escapa facilmente para o espaço, presumivelmente deixando para trás uma atmosfera rica em elementos mais pesados, como o oxigênio e o nitrogênio.

Em contrapartida, quando os cientistas levaram em conta as super explosões estelares (superflares), o seu novo modelo indicou que as tempestades violentas das jovens anãs vermelhas geram radiação altamente energética, radiação esta suficiente para permitir a fuga até do oxigênio ionizado e também do nitrogênio, estes elementos que são blocos de construção para as moléculas essenciais da vida.

Alex Glocer explicou:

Quanto mais raios-X e radiação ultravioleta extrema chegarem ao exoplaneta, mais elétrons serão separados dos seus átomos e mais forte será o efeito de escape de íons. Este efeito é muito sensível à quantidade de energia que a estrela emite, o que significa que deve desempenhar um papel importante na determinação do que é ou não é um exoplaneta habitável.

Considerando apenas o escape do oxigênio, o modelo estimou que uma jovem anã vermelha pode tornar um exoplaneta próximo inabitável em apenas algumas dezenas até cem milhões de anos. A perda de hidrogênio e oxigênio reduziria e eliminaria o abastecimento de água do exoplaneta antes de que a vida tivesse chance de se desenvolver.

Shawn Domagal-Goldman, cientista espacial de Goddard que não esteve diretamente envolvido no estudo, declarou:

Os resultados deste trabalho podem ter implicações profundas para a química atmosférica desses mundos. As conclusões do time de cientistas vão afetar os nossos estudos em curso das missões que iriam procurar sinais de vida na composição química das atmosferas dos exoplanetas.

Modelar a taxa de perda de oxigênio é o primeiro passo nos esforços do time para expandir a definição clássica de habitabilidade para o que chamam de zonas habitáveis afetadas pelo clima espacial. Quando os exoplanetas orbitam uma estrela madura com um clima espacial ameno, a definição clássica é suficiente. Quando a estrela hospedeira exibe níveis extremos de raios-X e radiação ultravioleta, maiores do que sete a dez vezes as emissões médias do nosso Sol, então se aplicaria a nova definição. O trabalho futuro da equipe incluirá a modelagem da fuga do nitrogênio, que pode ser comparável à fuga de oxigênio uma vez que o nitrogênio é apenas ligeiramente mais leve que o oxigênio.

O novo modelo de habitabilidade teria implicações para o exoplaneta recentemente descoberto em órbita da anã vermelha Proxima Centauri, a nossa vizinha estelar mais próxima?

Vladimir Airapetian e seu time aplicaram o seu modelo ao exoplaneta de tamanho idêntico à Terra, chamado Proxima b, que orbita Proxima Centauri 20 vezes mais perto do que a Terra orbita o Sol.

Considerando a idade da estrela e a proximidade do exoplaneta, os cientistas esperam que Proxima b seja submetido a uma grande quantidade de raios-X e radiação ultravioleta extrema das super tempestades estelares (superflares), que ocorrem aproximadamente a cada duas horas. Eles estimam que o oxigênio escaparia da atmosfera de Proxima b em 10 milhões de anos. Além disso, a intensa atividade magnética e o vento estelar (o fluxo contínuo de partículas carregadas de uma estrela) exacerbam as condições climáticas do espaço, que por si só já bem difíceis. Os cientistas concluíram que é bastante improvável que Proxima b seja habitável.

Vladimir Airapetian concluiu:

Temos resultados pessimistas para exoplanetas em torno de jovens anãs vermelhas neste estudo, mas também temos uma melhor compreensão de quais são as estrelas que têm boas perspectivas para a habitabilidade. À medida que aprendemos mais sobre o que precisamos de uma estrela hospedeira, parece, cada vez mais, que o nosso Sol é apenas uma daquelas estrelas-mãe perfeitas, tendo suportado muito bem a vida aqui na Terra.

O artigo intitulado How Hospitable Are Space Weather Affected Habitable Zones? The Role of Ion Escape foi publicado em The Astrophysical Journal Letters no dia 6 de fevereiro de 2017.

Fontes

NASA: NASA Finds Planets of Red Dwarf Stars May Face Oxygen Loss in Habitable Zones

Centauri Dreams: A New Look at Habitability around Red Dwarf Stars

Artigo Científico

The Astrophysical Journal Letters: How Hospitable Are Space Weather Affected Habitable Zones? The Role of Ion Escape

._._.

3 comentários

  1. Patrezzi Luiz Pinto

    Acho que o melhor seria investir no planeta da zona habitável do Sistema Wolf. Mas infelizmente, mesmo sendo próximo, o ser humano nunca colocará os pés lá!

  2. Lucas

    pelo o que eu entendi até agora, os melhores planetas para vida que conhecemos podem ser Super terras de 2 a 5 massas terrestres, orbitando anãs laranjas na zona habitavel

    1. ROCA

      Quanto as anãs laranjas, de fato, dada sua longevidade e estabilidade podemos afirmar que são estrela ideais para a evolução da vida em seus sistemas.

      http://eternosaprendizes.com/2009/05/06/as-estrelas-anas-laranjas-sao-os-verdadeiros-oasis-para-a-evolucao-da-vida/

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

Você pode usar estas tags e atributos de HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

error: Esse blog é protegido!