Nos últimos dez anos, houve um grande aumento no interesse e na pesquisa em planetas fora do sistema solar, ou exoplanetas.
Durante esse tempo, a maioria dos 4 mil exoplanetas que conhecemos hoje foi descoberta. Foi durante este período que o processo começou gradualmente a passar da fase de descoberta para a fase de aprendizagem. Além disso, nas próximas décadas, os instrumentos da próxima geração permitirão pesquisas que fornecerão informações precisas sobre a estrutura da superfície e a atmosfera dos exoplanetas.
Naturalmente, surge a questão aqui: o que as civilizações mais avançadas veriam se estudassem nosso planeta? Usando os dados de radiação multibanda da Terra, uma equipe de cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia foi capaz de criar um mapa que dá uma ideia de como a Terra pode ser para observadores distantes de fora do sistema solar. Além de satisfazer a simples curiosidade científica, este estudo também pode ajudar os astrônomos no futuro a reconstruir as características da superfície de "planetas semelhantes à Terra" adequados para a vida.
O artigo de pesquisa, que descreve as descobertas do grupo, foi publicado no Astrophysical Journal Letters intitulado Earth as an Exoplanet: A 2D Map for Aliens. A equipe de pesquisa, liderada por Siteng Fan, também incluiu vários cientistas do Departamento de Ciências Geológicas e Planetárias (GPS) do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
Na busca por planetas potencialmente habitáveis fora do sistema solar, os cientistas hoje são forçados a usar um método indireto. Considerando que a maioria dos exoplanetas não é possível estudar diretamente, ou seja, obter uma imagem direta para descobrir a composição de sua atmosfera ou características de sua superfície, os cientistas têm que se contentar com indicadores pelos quais se possa julgar o quanto um planeta é semelhante à Terra.
Como Siteng Fan disse à Universe Today, isso se deve a muitas das limitações que os astrônomos que exploram exoplanetas têm de enfrentar no momento.
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“Em primeiro lugar, a pesquisa atual de exoplanetas ainda não dá uma ideia clara dos requisitos mínimos que um planeta deve atender para ser adequado à vida humana. Existem certos critérios, mas não temos certeza se eles são suficientes ou necessários. Em segundo lugar, mesmo com esses critérios em vigor, os métodos de observação atuais não podem ser chamados de eficazes o suficiente para confirmar a adequação potencial para a vida, especialmente quando se trata de exoplanetas como a Terra, devido à dificuldade de detectá-los."
Com base no fato de que a Terra é o único planeta capaz de suportar vida, uma equipe de cientistas formulou a hipótese de que observações remotas da Terra poderiam fornecer as informações necessárias para detectar planetas habitáveis. “A Terra é o único planeta que conhecemos que tem vida”, disse Fan. “Examinar o que pode ser visto por observadores de um ponto distante do universo nos dá direção e orientação em nossa busca por exoplanetas potencialmente habitáveis.”
Um dos elementos mais importantes do clima da Terra, que é crítico para toda a vida em sua superfície, é o ciclo trifásico da água. Estamos falando da presença de vapor d'água na atmosfera, nuvens, que são acumulações de água condensada e gelo, assim como corpos d'água na superfície do planeta.
Assim, podem ser vistos como potenciais sinais de aptidão para a vida, ou mesmo sinais da sua existência, que podem ser observados a grande distância. Conclui-se que a capacidade de identificar a estrutura da superfície e a presença de nuvens em exoplanetas é um requisito fundamental que a pesquisa deve atender a fim de estabelecer sua habitabilidade potencial.
Para determinar como a Terra seria para observadores distantes, os cientistas coletaram cerca de 10.000 imagens obtidas pelo satélite Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) da NASA. As fotos foram tiradas em um período de dois anos (2016-2017), em média, a cada 68-110 minutos. Eles foram capazes de capturar a luz refletida da atmosfera terrestre em vários comprimentos de onda.
Phan e seus colegas combinaram as imagens para formar um espectro de refletância de 10 pontos, que foi integrado ao disco terrestre. A imagem resultante é consistente com a aparência da Terra para um observador a muitos anos-luz de distância se ele estudasse a Terra por um período de dois anos.
Depois de analisar as curvas obtidas e compará-las com as imagens originais, os cientistas descobriram quais parâmetros dessas curvas correspondem à superfície terrestre e à cobertura de nuvens. Eles então selecionaram os indicadores que estão mais intimamente relacionados à terra e os ajustaram para contabilizar a rotação de 24 horas da Terra. O resultado foi um mapa de contorno, mostrado na figura, que corresponde aproximadamente à visão da Terra a uma distância de vários anos-luz.
As linhas pretas representam as características da superfície e correspondem aproximadamente à linha costeira dos principais continentes. As zonas verdes representam aproximadamente as posições da África (centro), Ásia (parte superior direita), Américas (esquerda) e Antártica (parte inferior). O que existe entre eles representa os oceanos do mundo, onde as áreas mais rasas são marcadas em vermelho e as áreas mais profundas em azul.
Essa visualização, aplicada às curvas de luz de planetas distantes, pode permitir aos astrônomos avaliar se o exoplaneta possui oceanos, nuvens e calotas polares, ou seja, descobrir tudo o que é necessário para reconhecê-lo como potencialmente habitável.
Siteng Phan concluiu, “A análise das curvas de luz neste trabalho é importante para determinar as características geológicas e sistemas climáticos do exoplaneta. Descobrimos que as mudanças na curva de luz da Terra são causadas principalmente por nuvens e pela fronteira terra-oceano. Ambos os fatores são críticos para a possibilidade de vida na Terra. Assim, exoplanetas como a Terra, que têm tais características, têm maior probabilidade de serem habitáveis."
Em um futuro próximo, instrumentos de próxima geração, como o Telescópio Espacial James Webb (JWST), permitirão os estudos mais detalhados de exoplanetas. Além disso, os instrumentos terrestres que entrarão em serviço na próxima década, como o Extremely Large Telescope (ELT), o Thirty Meter Telescope (TMT) e o Giant Magellanic Telescope (GMT), deverão permitir a exploração direta pequenos planetas rochosos orbitando suas estrelas.
Com pesquisas que ajudam a determinar a estrutura da superfície e as condições atmosféricas, os astrônomos podem finalmente dizer com segurança quais exoplanetas são habitáveis e quais não são. Em outras palavras, com um pouco de sorte, a descoberta da Terra-2, ou, nesse caso, mesmo de várias Terras, pode não estar longe.
Igor Abramov
