Mundos gelados e parecidos com a Terra podem ser raros

Mundos gelados e parecidos com a Terra podem ser raros

18 de julho de 2022 0 Por ucrhyan
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Centenas de milhares de simulações mostram poucos exoplanetas possíveis com condições climáticas como as nossas.

Os humanos há muito olham para o céu e se perguntam quantos mundos semelhantes à Terra existem lá fora. Graças aos poderosos telescópios desenvolvidos nos últimos anos, astrônomos profissionais e amadores descobriram uma infinidade de planetas orbitando outras estrelas. Nas três décadas desde o primeiro exoplaneta confirmado, eles indexaram mais de 4.000 – muitos dos quais ficam a distâncias semelhantes de suas estrelas.

Mas isso levou os pesquisadores a outra pergunta: quantos desses planetas possuem um clima como o nosso, com dois pólos cobertos de gelo e um meio relativamente livre de gelo?

Para descobrir, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Washington e da Universidade de Berna modelou computacionalmente centenas de milhares de exoplanetas hipotéticos. Eles descobriram que nossa afortunada situação de gelo não é tão comum e se deve principalmente à inclinação axial relativamente moderada da Terra.

“Existem muitos fatores diferentes que afetam o crescimento do gelo”, diz Caitlyn Wilhelm. Wilhelm liderou o estudo, publicado no The Planetary Science Journal este ano, como estudante de graduação na Universidade de Washington e agora é engenheiro de software no Laboratório Planetário Virtual da universidade.

270.000 maneiras de girar

Wilhelm e seus coautores criaram um modelo que examinou exoplanetas hipotéticos orbitando suas estrelas a distâncias habitáveis para humanos. Eles executaram este modelo usando três tipos de estrelas: tipos G, como o nosso Sol, e tipos F e K, que são relativamente semelhantes em tamanho e calor ao nosso Sol.

Para cada exoplaneta, os pesquisadores variaram fatores como sua inclinação axial (planetas com uma grande inclinação axial tendem a oscilar mais, por exemplo), a forma de sua órbita, sua massa e o tamanho e calor de sua estrela. Ao todo, eles criaram cerca de 270.000 variações com base nessas combinações possíveis e cada uma abrangeu um período de tempo de 1 milhão de anos.

Eles descobriram que cerca de 90% dos planetas que orbitam dentro da zona habitável de sua estrela estariam livres de gelo.

“A duração das estações acabou sendo o fator principal”, diz Rory Barnes, astrônomo do Laboratório Planetário Virtual e coautor do estudo. Quanto mais longo o ano, por exemplo, mais gelo é derretido durante o verão. Estações mais curtas pareciam ajudar o gelo a persistir ao longo do ano.

Cintos de Gelo

Se um exoplaneta semelhante à Terra era gelado, os pesquisadores descobriram que era duas vezes mais provável que tivesse um cinturão de gelo ao redor de seu equador do que seus pólos cobertos de gelo, como na Terra. “Descobrimos que os cinturões de gelo eram muito mais comuns do que pensávamos, mas isso depende do espectro da estrela”, diz Wilhelm, acrescentando que esses cinturões ocorreram com mais frequência em torno de estrelas do tipo G e K.

Isso ocorreu com mais frequência quando a inclinação axial era maior que a dos 23,5 graus da Terra – uma inclinação relativamente moderada. Isso provavelmente ocorre porque a inclinação cria extremos sazonais que tornam os climas polares mais variáveis ​​do que as regiões equatoriais, diz Wilhelm.

Barnes diz que esses cinturões de gelo são provavelmente mais comuns em exoplanetas na zona habitável devido ao processo de formação do planeta. A inclinação axial inicial de muitos planetas quando eles se formam estão mais perto de 90 graus, diz ele, então a baixa inclinação do nosso próprio planeta é comparativamente rara: “A Terra tem algumas propriedades únicas que são potencialmente relevantes para o surgimento da vida aqui”.

Os modelos também apareceram alguns casos estranhos. Em um deles, a inclinação axial e a forma da órbita se combinaram de forma a criar uma flutuação sazonal muito caótica. O gelo naquele mundo hipotético formou-se caoticamente, sem nenhum padrão real. Em outros casos, os planetas deixaram de ter um cinturão de gelo para ficarem livres de gelo a cada 10.000 ou até 100.000 anos – como o ciclo da era glacial da Terra, mas muito mais extremo. Barnes diz que alguns dos planetas até formaram cinturões de gelo ao largo do equador, em algum lugar em seus hemisférios norte.

Assim como em casa

Calotas de gelo como as da Terra só apareceram em 3 a 4 por cento dos casos, relatam os pesquisadores. Isso ocorreu principalmente quando a inclinação axial era igual ou menor que a da Terra, e em torno de estrelas do tipo F eram três vezes mais comuns que os cinturões de gelo.

Da mesma forma, as atuais calotas polares da Terra nem sempre foram características do nosso planeta. O fato de termos calotas polares agora parece uma anomalia, diz Barnes. Ele observa que eles não analisaram o ciclo de dióxido de carbono entre a atmosfera e o interior do planeta como parte de seus modelos – algo que pode explicar isso.

Quando você olha para o modelo mais de perto, “acontece que durante a maior parte das últimas centenas de milhões de anos, a Terra não teve calotas polares”, diz ele. “Então, nesse sentido… estamos vivendo neste período de tempo em que temos calotas polares.”

Essa descoberta não era esperada, diz Barnes. Mas, no geral, seus modelos revelam os tipos de coisas que os astrônomos podem esperar encontrar em planetas reais semelhantes à Terra à medida que construímos telescópios mais poderosos.