Duas décadas atrás, os astrônomos encontraram o primeiro planeta orbitando uma estrela como o nosso Sol, um mundo gigante que fica a cerca de 50 anos-luz de distância. Essa descoberta abriu uma comporta, e hoje os cientistas identificaram mais de 1800 planetas extrassolares - ou exoplanetas - em uma variedade de formas, tamanhos e composições. As grandes questões agora são como os planetas comuns como o nosso podem estar em nossa galáxia, e quantos mundos como a Terra têm a coisa certa para sediar a vida.
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Descobrir quais são os melhores lugares para procurar envolve a busca de exoplanetas que parecem ter a mesma composição rochosa da Terra e que orbitam longe o suficiente de suas estrelas para ter água líquida em suas superfícies. Agora, duas equipes do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA) refinaram a caça calculando os tamanhos e as massas dos mundos mais prováveis de serem amigáveis à vida.
Reforçando esse trabalho teórico, os astrônomos também anunciaram nesta semana que 12 mundos descobertos pelo telescópio espacial Kepler da NASA são provavelmente pequenos planetas parecidos com a Terra que orbitam na zona habitável, a região em torno de uma estrela ideal para a água e talvez a vida. O trabalho dobra o número de mundos conhecidos do tamanho da Terra que podem ser habitáveis.
"Ainda não temos um gêmeo exato da Terra, mas estamos começando a preencher a população de planetas que estão na vizinhança", diz o cientista Kepler Douglas Caldwell, do Instituto SETI. Caldwell apresentou a análise da equipe dos 12 planetas hoje na 225ª reunião da American Astronomical Society em Seattle.
Tecnicamente, apenas 11 dos 12 mundos foram verificados com o mesmo nível de confiança que outros planetas Kepler confirmados. O 12º mundo ainda é considerado um planeta candidato, embora Caldwell diga que a confiança da equipe de que é real ainda é muito alta. Dos 11 planetas confirmados, os dois menores são especialmente interessantes na busca pelo gêmeo da Terra. O Kepler-438b é meramente 1, 12 vezes o tamanho da Terra, enquanto o Kepler-442b é 1, 33 vezes o tamanho da Terra.
Isso significa que ambos os planetas são altamente propensos a serem mundos rochosos com a mesma composição química que a Terra, de acordo com um estudo separado liderado pelo CfA's Courtney Dressing. Em nosso sistema solar, os planetas são pequenos e rochosos, como a Terra e Marte, ou grandes e gasosos, como Júpiter e Netuno. Para grande surpresa dos astrônomos, muitos dos exoplanetas encontrados até agora são objetos estranhos que se situam entre os tamanhos da Terra e Netuno. Ainda não podemos ver esses exoplanetas diretamente - os astrônomos os encontraram, procurando pelo leve mergulho à luz das estrelas, à medida que os planetas em órbita passam em frente ou transitam suas estrelas hospedeiras. Sem uma visão mais detalhada, os cientistas não têm certeza de quais "super-terras" são realmente rochosas e quais são mais como mini-Neptunes gelados.
"Parte do problema em descobrir se as super-Terras são rochosas ou gasosas é que não temos exemplos no próprio sistema solar", diz Caldwell. Para extrair uma resposta, os astrônomos precisam obter tanto o tamanho quanto a massa de um planeta e calcular sua densidade, o que dá uma idéia de sua composição. Assim, Dressing e sua equipe se voltaram para um telescópio nas Ilhas Canárias, equipado com um instrumento para medir massas planetárias com alta precisão. Eles o usaram para estudar vários planetas conhecidos e traçar a relação entre tamanho e massa.
Eles descobriram que mundos menores com menos de 1, 6 vezes o tamanho da Terra tendem a ter as massas certas para o planeta ser rochoso. Além disso, a maioria dos pequenos exoplanetas que eles examinaram tinha a densidade certa para ter os mesmos ingredientes que a Terra: uma mistura de silício, ferro, oxigênio, magnésio com traços de outros metais. Os mundos maiores são geralmente muito menos densos, o que significa que eles devem ser principalmente hidrogênio ou outros gases.
"Nosso sistema solar não é tão único quanto poderíamos ter pensado", diz Dressing em um comunicado. "Parece que exoplanetas rochosos usam os mesmos ingredientes básicos."
Outro fator importante é que a vida como a conhecemos parece depender de grandes massas de água líquida. Na Terra, a água cobre aproximadamente 70% da superfície do planeta. Mas trabalhos recentes mostram que ela também se move pelo interior do planeta, à medida que é empurrada para o subsolo pela tectônica de placas, aprisionada em minerais e expelida pelos vulcões. Os pesquisadores agora acham que esse processo de reciclagem de água é crucial para manter os oceanos estáveis em superfícies planetárias.
Laura Schaefer e Dimitar Sasselov, do CfA, usaram modelos de computador para ver como os exoplanetas, até 1, 5 vezes o tamanho da Terra, podem estabelecer e manter as placas tectônicas. Eles variavam as massas de seus mundos possíveis, chegando a cinco vezes mais do que a Terra. Os resultados sugerem que as super-Terras entre duas e quatro vezes a massa da Terra seriam melhores na construção de oceanos estáveis. Os mares nesses mundos durariam pelo menos 10 bilhões de anos, dizem eles.
Mas seu modelo também mostrou que mundos mais maciços têm crostas mais espessas, o que atrasa o início da atividade vulcânica e, portanto, a formação dos oceanos, na superfície. Eles calculam que leva cerca de um bilhão de anos depois que um planeta tão grande se forma para um oceano se desenvolver. Assumindo que a evolução segue uma taxa semelhante à da Terra, nossa melhor aposta para encontrar um planeta com vida pode ser uma super-Terra com pelo menos 5, 5 bilhões de anos, diz a equipe.
Os novos planetas do tamanho da Terra encontrados por Kepler orbitam estrelas relativamente jovens. E por enquanto os cientistas não têm certeza sobre as massas desses planetas. Mas simplesmente ter mais planetas no catálogo que são pelo menos primos da Terra ajuda os astrônomos a responder à questão de quão comuns são os mundos potencialmente habitáveis em nossa galáxia.
"Todo mundo quer ser o primeiro a encontrar e anunciar o gêmeo da Terra, mas cientificamente não será a coisa mais importante que sai do Kepler", diz Caldwell. "Com as super-Terras, estamos vendo uma classe de planeta que não conhecíamos antes, então ver como eles se formaram e como eles são diferentes da Terra pode melhorar nossos modelos de como todos os planetas se formam. Como a água entrou? Terra, e quando no processo de formação chegou aqui? Ao encontrar planetas similares em sistemas em outras idades, esperamos ter uma idéia melhor sobre essa questão. "
Nota do Editor: Esta história foi atualizada para corrigir a data do primeiro exoplaneta encontrado em torno de uma estrela parecida com o Sol; essa descoberta foi feita há duas décadas, em 1995.
