ARLA/CLUSTER: Reunião da União Geofísica Americana, demonstra que é essencial uma abordagem interdisciplinar para encontrar vida noutros mundos.

[João Costa > CT1FBF]

*DISCIPLINAS ABRANGENTES NA BUSCA POR VIDA PARA L� DA TERRA*

A procura por vida para lá da Terra está a "surfar" numa onda de
criatividade e de inovação. Após uma corrida de ouro de descobertas
exoplanetárias ao longo das duas últimas décadas, é hora de abordar o
próximo passo: determinar quais dos exoplanetas conhecidos são candidatos
adequados para a vida.

Cientistas da NASA e de duas universidades apresentaram novos resultados
dedicados a esta tarefa em campos que abrangem a astrofísica, ciências da
Terra, heliofísica e ciências planetárias - demonstrando que é essencial
uma abordagem interdisciplinar para encontrar vida noutros mundos - na
reunião de outono da União Geofísica Americana no dia 13 de dezembro de
2017, em Nova Orleães, no estado norte-americano do Louisiana.

"As regiões conhecidas e potencialmente habitáveis no Universo cresceram a
passos largos," afirma Giada Arney, astrobióloga do Centro de Voo Espacial
Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA. "Conhecemos milhares de
exoplanetas, mas o que sabemos sobre eles é limitado porque ainda não os
podemos observar diretamente."

Atualmente, os cientistas contam principalmente com métodos indiretos para
identificar e estudar exoplanetas; estes métodos podem dizer se um planeta
é do tipo rochoso ou quão perto está da estrela. Mas isso ainda não é
suficiente para dizer se o planeta é verdadeiramente habitável, ou adequado
para a vida - para isso, os cientistas têm que ser capazes de observar os
exoplanetas diretamente.

Estão em andamento projetos e missões de instrumentos de captura de imagem
direta, explicou Arney, mas, entretanto, os cientistas estão a fazer
progressos com ferramentas já à sua disposição. Estão a construir modelos
computacionais para simular o aspeto dos planetas habitáveis e como podem
interagir com as suas estrelas-mãe. Para validar os seus modelos,
debruçam-se sobre planetas dentro do nosso próprio Sistema Solar, como
análogos de exoplanetas que possamos um dia descobrir. Isto, claro, inclui
a Terra - o planeta que conhecemos melhor e o único que sabemos ser
habitado.

"Na nossa busca por vida noutros mundos, é importante que os cientistas
considerem os exoplanetas a partir de uma perspetiva holística - isto é, na
perspetiva de múltiplas disciplinas," comenta Arney. "Nós precisamos destes
estudos multidisciplinares para examinar exoplanetas como os mundos
complexos moldados por processos múltiplos e processos estelares, em vez de
apenas pontos distantes no céu."

*Estudando a Terra como um Exoplaneta*

Quando os seres humanos começarem a captar as primeiras imagens diretas de
exoplanetas, até a imagem mais detalhada aparecerá como um punhado de
pixéis. O que podemos aprender sobre a vida planetária a partir de apenas
alguns pixéis?

Stephen Kane, especialista em exoplanetas da Universidade da Califórnia, em
Riverside, EUA, encontrou uma maneira de responder a essa questão usando a
câmara EPIC (Earth Polychromatic Imaging Camera) a bordo do DSCOVR (Deep
Space Climate Observatory) do NOAA (National Oceanic and Atmospheric
Administration). Kane explicou que ele e colegas pegam em imagens de
alta-resolução do DSCOVR - normalmente usadas para documentar os padrões
climáticos globais da Terra e outros eventos relacionados com o clima - e
degradam-nas para imagens com apenas alguns pixéis de tamanho. Kane passa
as imagens DSCOVR através de um filtro de ruído que tenta simular a
interferência esperada para uma missão exoplanetária.

"De apenas um punhado de pixéis, tentamos extrair o máximo de informação
possível sobre a Terra," realça Kane. "Se pudermos fazê-lo com precisão
para a Terra, podemos fazê-lo para planetas em torno de outras estrelas."
<https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/living_planet-16.jpg>
À esquerda está uma imagem da Terra obtida pela câmara EPIC do satélite
DSCOVR. À direita, a mesma imagem degradada até uma resolução de 3 por 3
pixéis, parecida à que os investigadores vão obter em observações
exoplanetárias futuras.
Crédito: NOAA/NASA/DSCOVR
(clique na imagem para ver versão maior)


O DSCOVR tira uma foto a cada meia-hora e está em órbita há dois anos. As
suas mais de 30.000 imagens são, de longe, o registo contínuo mais longo de
observações de disco completo a partir do espaço em existência. Ao observar
como o brilho da Terra muda quando está visível na maior parte, terra, em
comparação com maioritariamente água, Kane foi, através de engenharia
reversa, capaz de determinar o albedo da Terra, obliquidade, taxa de
rotação e até variações sazonais - algo que ainda não foi medido
diretamente para os exoplanetas - todos estes fatores que podem
influenciar, potencialmente, a capacidade de um planeta suportar vida.

*À Procura de Outros Vénus*

Tal como os cientistas usam a Terra como estudo de caso para planetas
habitáveis, também usam outros planetas do Sistema Solar - e, portanto, os
planetas com os quais estão mais familiarizados - como estudos para o que
torna os planetas inabitáveis.

Kane também estuda o planeta irmão da Terra, Vénus, onde a superfície
atinge os 450º C e a atmosfera - repleta de ácido sulfúrico - tem uma
pressão 90 vezes a da Terra. Uma vez que a Terra e Vénus são tão parecidos
em tamanho, e ainda assim tão diferentes em termos de perspetivas de
habitabilidade, ele está interessado em desenvolver métodos para distinguir
entre análogos da Terra e análogos de Vénus noutros sistemas planetários,
como uma forma de identificar planetas terrestres potencialmente habitáveis.

Kane explicou que ele trabalha para identificar análogos de Vénus em dados
do Kepler da NASA ao definir a "Zona de Vénus", onde a insolação planetária
- a quantidade de luz que um determinado planeta recebe da sua estrela
hospedeira - desempenha um papel fundamental na erosão atmosférica e nos
ciclos de gases de efeito de estufa.

"O destino da Terra, o destino de Vénus e das suas atmosferas está ligado
um ao outro," comenta Kane. "Ao procurarmos planetas semelhantes, estamos a
tentar entender a sua evolução e, em última análise, a frequência com que
se tornam parecidos com Vénus."
<https://www.nasa.gov/sites/default/files/pia17250-full.jpg>

Dado que a Terra, à direita, e Vénus, à esquerda, são tão parecidos em
tamanho mas tão diferentes em termos de perspetivas de habitabilidade,
Stephen Kane, especialista em exoplanetas da Universidade da Califórnia em
Riverside, está interessado em desenvolver métodos para distinguir entre
análogos da Terra e análogos de Vénus noutros sistemas planetários, como
maneira de identificar planetas terrestres potencialmente habitáveis.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Ames
(clique na imagem para ver versão maior)


*Modelando Interações Estrela-Planeta*

Enquanto Kane falou sobre planetas, a cientista Katherine Garcia-Sage,
também de Goddard, focou-se no modo como os planetas interagem com a sua
estrela-mãe. Os cientistas também devem considerar como as qualidades da
estrela e do ambiente eletromagnético de um planeta - que o pode proteger
de uma rígida radiação estelar - impedem ou ajudam a habitabilidade. O
campo magnético da Terra, por exemplo, protege a atmosfera do forte vento
solar, o fluxo constante de partículas carregadas que pode retirar gases
atmosféricos num processo chamado escape ionosférico.

Garcia-Sage descreveu investigações sobre Proxima b, um exoplaneta a quatro
anos-luz de distância e que se sabe estar dentro da zona habitável da sua
estrela anã vermelha, Proxima Centauri. Mas lá por estar dentro da zona
habitável - a gama de distâncias onde a água pode permanecer líquida à 
superfície de um planeta - isso não significa necessariamente que é
habitável.

Apesar dos cientistas ainda não saberem se Proxima b é magnetizado, podem
usar modelos computacionais para simular a eficácia de um campo magnético
parecido com o da Terra para proteger a atmosfera de um exoplaneta em
órbita íntima de Proxima Centauri, que frequentemente produz tempestades
estelares violentas. Os efeitos de tais tempestades no ambiente espacial de
um determinado planeta são coletivamente conhecidos como meteorologia do
espaço.

"Nós precisamos de entender o ambiente meteorológico espacial de um planeta
para determinar se é habitável," explica Garcia-Sage. "Se a estrela for
muito ativa, pode pôr em perigo a atmosfera, necessária para fornecer água
líquida. Mas há uma linha fina: há alguns indícios de que a radiação de uma
estrela pode produzir blocos de construção para a vida."

Uma estrela anã vermelha - um dos tipos estelares mais comuns na nossa
Galáxia - como Proxima Centauri retira atmosfera quando a radiação
ultravioleta extrema ioniza os gases atmosféricos, produzindo uma faixa de
partículas carregadas eletricamente que podem fluir para o espaço ao longo
das linhas do campo magnético.
<https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/exoplanet-ion-escape.gif>
Nesta ilustração, a radiação ultravioleta extrema de uma estrela anã
vermelha ativa faz com que os iões escapem da atmosfera de um exoplaneta.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
(clique na imagem para ver versão maior)


Os cientistas calcularam a quantidade de radiação que Proxima Centauri
produz em média, com base em observações do Observatório de raios-X Chandra
da NASA. Na órbita de Proxima b, os cientistas descobriram que o seu
planeta terrestre recebe radiação ultravioleta extrema centenas de vezes
mais poderosa do que a Terra em relação ao Sol.

Garcia-Sage e colegas projetaram um modelo de computador para estudar se um
planeta parecido com a Terra - com a atmosfera, campo magnético e gravidade
da Terra - na órbita de Proxima b podia manter a sua atmosfera. Examinaram
três fatores que impulsionam o escape ionosférico: a radiação estelar, a
temperatura da atmosfera neutra e o tamanho da calote polar, a região onde
o escape ocorre.

Os cientistas mostraram que, com as condições extremas que provavelmente
existem em Proxima b, o planeta pode perder o equivalente à totalidade da
atmosfera terrestre em 100 milhões de anos - apenas uma fração dos atuais 4
mil milhões de anos de Proxima b. Mesmo no melhor dos cenários, essa massa
escapa ao longo de mais de 2 mil milhões de anos, bem dentro do tempo de
vida do planeta.

Enquanto Garcia-Sage lidou com planetas magnetizados, David Brain,
cientista planetário da Universidade do Colorado em Boulder, falou sobre
Marte - um planeta sem campo magnético.

"Marte é um ótimo laboratório para pensar sobre exoplanetas," afirma Brain.
"Podemos usar Marte para ajudar a restringir o nosso pensamento sobre uma
variedade de exoplanetas rochosos onde ainda não temos observações."

Cada um destes estudos contribui com apenas uma peça para o enigma muito
maior - para determinar quais as características que devemos procurar, e
reconhecer, na busca por um planeta que possa suportar vida. Em conjunto,
esta investigação interdisciplinar estabelece as bases para garantir que, à 
medida que novas missões para observar exoplanetas mais claramente são
desenvolvidas, estaremos prontos para determinar se podem hospedar vida.

*Links:*

*Notícias relacionadas:*
NASA (comunicado de imprensa)
<https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/spanning-disciplines-in-the-search-for-life-beyond-earth>
Conferência de imprensa da União Geofísica Americana (AGU via YouTube)
<https://www.youtube.com/watch?v=9GxEwl6sx6E>
ScienceDaily
<https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171213124739.htm>
PHYSORG <https://phys.org/news/2017-12-spanning-disciplines-life-earth.html>


*Planetas extrasolares:*Wikipedia
<http://en.wikipedia.org/wiki/Extrasolar_planet>
Lista de planetas (Wikipedia)
<http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanets>
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
<http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_potential_habitable_exoplanets>
Lista de extremos (Wikipedia)
<http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_extrasolar_planet_extremes>
Open Exoplanet Catalogue <http://www.openexoplanetcatalogue.com/>
PlanetQuest <http://planetquest.jpl.nasa.gov/index.cfm>
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares <http://www.exoplanet.eu/index.php>

*Terra:*
Núcleo de Astronomia do CCVAlg
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/sistema_solar/terra.htm>
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Earth>

*Vénus:*
Núcleo de Astronomia do CCVAlg
<http://www.ccvalg.pt/astronomia/sistema_solar/venus.htm>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Venus_%28planet%29>

*Proxima Centauri:*
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Proxima_Centauri>

*Proxima b:*
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Proxima_Centauri_b>
Exoplanet.eu <http://exoplanet.eu/catalog/proxima_cen_b/>

*Anãs vermelhas:*
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Red_dwarf>

*Meteorologia do espaço:*
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Space_weather>

*DSCOVR:*
NOAA
<https://www.nesdis.noaa.gov/content/dscovr-deep-space-climate-observatory>
Imagens EPIC <https://epic.gsfc.nasa.gov/>
Wikipedia <https://en.wikipedia.org/wiki/Deep_Space_Climate_Observatory>

*Telescópio Espacial Kepler:*
NASA (página oficial) <http://kepler.nasa.gov/>
K2 (NASA <http://keplerscience.arc.nasa.gov/>
Arquivo de dados do Kepler <http://archive.stsci.edu/kepler/>
Descobertas planetárias do Kepler
<http://kepler.nasa.gov/Mission/discoveries/>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_Mission>

*Observatório Chandra:*
Página oficial (Harvard) <http://chandra.harvard.edu/>
Página oficial (NASA) <http://www.nasa.gov/centers/marshall/news/chandra/>
Wikipedia <http://en.wikipedia.org/wiki/Chandra_X-ray_Observatory>

Fonte: 2018 - Núcleo de Astronomia do Centro Ciência Viva do Algarve
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