Desde o Telescópio Espacial Kepler Quando foi lançado no espaço, o número de planetas conhecidos além do nosso Sistema Solar (exoplanetas) cresceu exponencialmente. Atualmente, 3.917 planetas foram confirmados em 2.918 sistemas estelares, enquanto 3.368 aguardam confirmação. Destes, cerca de 50 órbitas dentro da zona habitável circunstancial de sua estrela (também conhecida como "Zona dos Cachinhos Dourados"), a distância em que a água líquida pode existir na superfície dos planetas.
No entanto, pesquisas recentes levantaram a possibilidade de que consideramos uma zona habitável é muito otimista. De acordo com um novo estudo que apareceu recentemente online, intitulado “Uma zona habitável limitada para vida complexa”, as zonas habitáveis podem ser muito mais estreitas do que se pensava inicialmente. Essas descobertas podem ter um impacto drástico no número de planetas que os cientistas consideram "potencialmente habitáveis".
O estudo foi liderado por Edward W. Schwieterman, bolsista do Programa de Pós-Doutorado da NASA na Universidade da Califórnia, em Riverside, e incluiu pesquisadores da Equipe de Terras Alternativas (parte do Instituto de Astrobiologia da NASA), o Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), e o Instituto Goddard da NASA para estudos espaciais.
De acordo com estimativas anteriores baseadas em Kepler dados, os cientistas concluíram que provavelmente haverá 40 bilhões de planetas parecidos com a Terra apenas na Via Láctea, 11 bilhões dos quais provavelmente orbitarão como estrelas do nosso Sol (ou seja, anãs amarelas do tipo G). Outra pesquisa indicou que esse número pode chegar a 60 bilhões ou mesmo 100 bilhões, dependendo dos parâmetros que usamos para definir zonas habitáveis.
Esses resultados são certamente encorajadores, pois sugerem que a Via Láctea pode estar repleta de vida. Infelizmente, pesquisas mais recentes sobre planetas extra-solares puseram em dúvida essas estimativas anteriores. Este é especialmente o caso de planetas tridimensionais que orbitam estrelas do tipo M (anã vermelha).
Além disso, pesquisas sobre como a vida evoluiu na Terra mostraram que a água por si só não garante a vida - nem a presença de gás oxigênio. Além disso, Schwieterman e seus colegas consideraram duas outras principais bioassinaturas essenciais à vida como a conhecemos - dióxido de carbono e monóxido de carbono.
Muitos desses compostos seriam tóxicos para a vida complexa, enquanto pouco significaria que os procariontes iniciais não surgiriam. Se a vida na Terra é uma indicação, formas de vida básicas são essenciais para evoluir formas de vida mais complexas e que consomem oxigênio. Por esse motivo, Schwieterman e seus colegas procuraram revisar a definição de zona habitável para levar isso em conta.
Para ser justo, calcular a extensão de uma zona habitável nunca é fácil. Além da distância da estrela, a temperatura da superfície de um planeta depende de vários mecanismos de feedback na atmosfera - como o Efeito Estufa. Além disso, a definição convencional de uma zona habitável pressupõe a existência de condições “semelhantes à Terra”.
Isso implica uma atmosfera rica em nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e água, e estabilizada pelo mesmo processo de ciclo geoquímico-silicato de carbonato que existe na Terra. Nesse processo, sedimentação e intemperismo fazem com que as rochas de silicato se tornem carbonáceas, enquanto a atividade geológica faz com que as rochas de carbono se tornem novamente à base de silicato.
Isso leva a um ciclo de feedback que garante que os níveis de dióxido de carbono na atmosfera permaneçam relativamente estáveis, permitindo assim um aumento nas temperaturas da superfície (também conhecido como Efeito Estufa). Quanto mais próximo o planeta da borda interna da zona habitável, menos dióxido de carbono é necessário para que isso aconteça. Como Schwieterman explicou em um artigo recente da MIT Technology Review:
"Mas para as regiões média e externa da zona habitável, as concentrações atmosféricas de dióxido de carbono precisam ser muito maiores para manter as temperaturas favoráveis à água líquida da superfície".
Para ilustrar, a equipe usou o Kepler-62f como exemplo, uma super-Terra que orbita uma estrela do tipo K (um pouco menor e mais fraca que o nosso Sol) localizada a cerca de 990 anos-luz da Terra. Este planeta orbita sua estrela aproximadamente na mesma distância que Vênus faz o Sol, mas a massa mais baixa da estrela significa que ela está na borda externa da zona habitável.
Quando foi descoberto em 2013, acreditava-se que este planeta era um bom candidato à vida extraterrestre, assumindo a presença de um Efeito Estufa suficiente. No entanto, Schwieterman e seus colegas calcularam que seria necessário 1.000 vezes mais dióxido de carbono (300 a 500 quilopascais) do que o que existia na Terra quando formas de vida complexas estavam evoluindo pela primeira vez (cerca de 1,85 bilhão de anos atrás).
No entanto, essa quantidade de dióxido de carbono seria tóxica para as formas de vida mais complexas da Terra. Como resultado, o Kepler-62f não seria um candidato adequado para a vida, mesmo que estivesse quente o suficiente para ter água líquida. Depois de considerar essas restrições fisiológicas, Schwieterman e sua equipe concluíram que a zona habitável da vida complexa deve ser significativamente mais estreita - um quarto do que foi estimado anteriormente.
Schwieterman e seus colegas também calcularam que é provável que alguns exoplanetas tenham níveis mais altos de monóxido de carbono porque orbitam estrelas frias. Isso coloca uma restrição significativa nas zonas habitáveis das estrelas anãs vermelhas, que representam 75% das estrelas no Universo - e que é considerado o local mais provável para encontrar planetas de natureza terrestre (ou seja, rochosa).
Essas descobertas podem ter implicações drásticas para o que os cientistas consideram "potencialmente habitáveis", sem mencionar os limites da zona habitável de uma estrela. Como Schwieterman explicou:
"Uma implicação é que não podemos esperar encontrar sinais de vida inteligente ou assinaturas tecnológicas em planetas que orbitam anões M tardios ou em planetas potencialmente habitáveis perto da borda externa de suas zonas habitáveis".
Para complicar ainda mais, este estudo é um dos vários que impõe restrições adicionais ao que poderia ser considerado planetas habitáveis nos últimos tempos. Somente em 2019, foram realizadas pesquisas que mostram como os sistemas de estrelas anãs vermelhas podem não ter as matérias-primas necessárias para a vida se formar, e que estrelas anãs vermelhas podem não fornecer fótons suficientes para a fotossíntese.
Tudo isso se soma à possibilidade distinta de que a vida em nossa galáxia pode ser mais rara do que se pensava anteriormente. Mas é claro que saber com certeza quais são os limites da habitabilidade exigirá mais estudos. Felizmente, não teremos que esperar muito para descobrir, pois vários telescópios da próxima geração entrarão em operação na próxima década.
Estes incluem o Telescópio Espacial James Webb (JWST), o Telescópio extremamente grande (ELT) e os Telescópio Gigante de Magalhães (GMT). Espera-se que esses e outros instrumentos de ponta permitam estudos e caracterizações muito mais detalhados dos exoplanetas. E quando o fizerem, teremos uma idéia melhor da probabilidade de vida lá fora.
