Nas últimas décadas, os astrônomos confirmaram a existência de milhares de planetas além do nosso Sistema Solar. Com o tempo, o processo mudou da descoberta para a caracterização, na esperança de descobrir quais desses planetas são capazes de sustentar a vida. Por enquanto, esses métodos são de natureza indireta, o que significa que os astrônomos só podem inferir se um planeta é habitável com base na sua proximidade com a Terra.
Para ajudar na busca por exoplanetas "potencialmente habitáveis", uma equipe de pesquisadores de Cornell criou recentemente cinco modelos que representam pontos-chave na evolução da Terra. Esses “instantâneos” de como era a Terra durante várias épocas geológicas poderiam melhorar muito a busca por vida extraterrestre, fornecendo uma imagem mais completa de como seria um planeta que carrega vida.
O estudo, que apareceu recentemente no Cartas astrofísicas do diário, foi liderado por Lisa Kaltenegger - professora associada de astronomia na Universidade de Cornell e diretora do Instituto Carl Sagan (CSI). Usando épocas geológicas anteriores como orientação, Kaltenegger e sua equipe desenvolveram modelos espectrais que ajudarão os telescópios da próxima geração na busca de planetas "parecidos com a Terra".
Estes incluem o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o Telescópio espacial infravermelho de campo amplo (WFIRST), que será implantado no espaço em 2021 e 2024, respectivamente. Como Kaltenegger explicou em um recente comunicado de imprensa da CSI:
"Essa nova geração de telescópios espaciais e terrestres acoplados aos nossos modelos nos permitirá identificar planetas como a nossa Terra a cerca de 50 a 100 anos-luz de distância."
“Usando nossa própria Terra como chave, modelamos cinco épocas distintas da Terra para fornecer um modelo de como podemos caracterizar uma potencial exo-Terra - de uma Terra jovem e prebiótica ao nosso mundo moderno. Os modelos também nos permitem explorar em que ponto da evolução da Terra um observador distante poderia identificar a vida nos "pontos azuis pálidos" do universo e em outros mundos como eles ".
Para resumir tudo, os astrônomos atualmente estão limitados a procurar planetas que se assemelham à Terra, principalmente porque a Terra é o único planeta conhecido que suporta a vida. No entanto, as condições que vemos hoje na Terra são apenas um instantâneo da aparência de nosso planeta ao longo do tempo. No passado, a geologia e a atmosfera da Terra eram muito diferentes, o que desempenhou um papel vital na evolução da vida terrestre.
Para o estudo deles, Kaltenegger e sua equipe criaram modelos atmosféricos que combinam com a aparência da Terra há 3,9 bilhões de anos. Essa "Terra prebiótica" tinha uma atmosfera composta em grande parte por dióxido de carbono. Um segundo modelo, "Terra anóxica", descreve como nosso planeta parecia 3,5 bilhões de anos atrás, quando a atmosfera estava livre de oxigênio.
Três outros modelos revelam a transição que a Terra fez para o presente, que incluiu o surgimento de organismos fotossintéticos (cerca de 3,5 bilhões de anos atrás) e o "Grande Evento de Oxigenação" (cerca de 2,4 a 2 bilhões de anos atrás). Durante essas épocas, o oxigênio em nossa atmosfera aumentou gradualmente de uma concentração de 0,2% para os níveis modernos de 21%. Como Kaltenegger disse:
“Nossa Terra e o ar que respiramos mudaram drasticamente desde que a Terra se formou 4,5 bilhões de anos atrás, e pela primeira vez, este artigo aborda como os astrônomos que tentam encontrar mundos como o nosso, podem identificar jovens e modernos planetas do tipo Terra em trânsito, usando nossa própria história da Terra como modelo. ”
Embora permaneça desconhecido exatamente quando a Terra alcançou uma atmosfera com oxigênio abundante, esses modelos fornecem uma estrutura para quais características atmosféricas estavam presentes na Terra bilhões de anos atrás. Com base nesses modelos, os exoplanetas com níveis atmosféricos inferiores a 1% de oxigênio provavelmente apresentam sinais de biologia emergente, ozônio e metano.
Além de telescópios espaciais como o JWST e o WFIRST, telescópios terrestres como o Telescópio Extremamente Grande do ESO (ELT), o Telescópio de Trinta Metros (TMT) e o Telescópio Gigante de Magalhães (GMT). Com sua óptica adaptativa e de alta sensibilidade, esses telescópios serão capazes de realizar pesquisas diretas de imagem de exoplanetas distantes e caracterizar suas atmosferas.
Com esses instrumentos, os astrônomos poderão assistir a exoplanetas menores e rochosos, com órbitas mais apertadas (também conhecidas como planetas "parecidos com a Terra"), enquanto trafegam na frente de suas estrelas hospedeiras (o que é conhecido como Método de Trânsito). Quando isso acontece, a luz solar passa por suas atmosferas e produz espectros que os astrônomos usarão para determinar quais produtos químicos estão presentes.
"Quando o exoplaneta transita e bloqueia parte de sua estrela hospedeira, podemos decifrar suas assinaturas espectrais atmosféricas", disse Kaltenegger. "Usando a história geológica da Terra como chave, podemos identificar com mais facilidade os sinais químicos da vida nos exoplanetas distantes".
Se a história geológica da Terra é alguma indicação, os planetas capazes de suportar a vida passam por algumas transições sérias, em parte porque o surgimento da vida afeta a evolução do planeta. A esse respeito, qualificadores como "tipo Terra" e "potencialmente habitável" têm uma dimensão temporal, envolvendo uma variedade de condições ao longo do tempo.
