Um meteorito revolucionário, o Erg Chech 002, descoberto em Erg Chech, região desértica no sul da Argélia, está a desafiar as teorias existentes sobre a formação do nosso Sistema Solar.
Charles Hassen Megacristal de piroxeno retroiluminado no Erg Chech 002
Em Maio de 2020, foram encontradas no mar de areia de Erg Chech, uma região cheia de dunas do deserto do Saara, no sul da Argélia, rochas invulgares que continham uns peculiares cristais esverdeados.
Examinadas de perto, as rochas mostraram ser provenientes do espaço exterior: fragmentos de detritos com milhares de milhões de anos de antiguidade, vestígios dos primórdios do Sistema Solar.
Segundo o El Confidencial, estas rochas eram partes de um meteorito conhecido como Erg Chech 002, a rocha vulcânica mais antiga alguma vez encontrada, tendo sido fundida há muito tempo nos fogos de algum antigo protoplaneta já desaparecido.
Um novo estudo, publicado a semana passada na Nature Communications, usou isótopos de chumbo e urânio para determinar a sua idade: estima-se que esta rocha espacial tenha 4,565 mil milhões de anos, com uma margem de erro de 120.000 anos — o que a torna um dos objectos espaciais datados com mais precisão.
O Erg Chech 002 é um “acondrito não agrupado“, um tipo de rocha espacial que não se encaixa em nenhum dos grupos conhecidos de meteoritos.
Os acondritos são rochas formadas a partir de planetesimais fundidos, que são os aglomerados sólidos na nuvem de poeira e gás que formou o Sistema Solar.
A maioria dos acondritos pertence a grupos conhecidos, frequentemente associados a corpos parentais específicos, como Vesta 4, um dos maiores asteróides do Sistema Solar.
No entanto, os corpos parentais de acondritos não agrupadas como o Erg Chech 002 permanecem desconhecidos.
Para os cientistas que estudam a formação do Sistema Solar, o Alumínio-26 é particularmente importante. Este isótopo radioactivo decai ao longo do tempo e é útil para datar eventos, especialmente nos primeiros quatro a cinco milhões de anos do Sistema Solar.
Acredita-se também que o o Alumínio-26 tenha sido a principal fonte de calor no início do Sistema Solar, afectando a fusão de rochas primitivas que mais tarde se agruparam para formar planetas.
O Alumínio-26 sozinho não pode fornecer uma idade absoluta em anos, uma vez que decai relativamente depressa. Mas quando combinado com isótopos de urânio de vida longa (Urânio-235 e Urânio-238), é possível obter uma imagem mais precisa.
Estes isótopos de urânio decaem em diferentes isótopos de chumbo (Chumbo-207 e Chumbo-206), fornecendo uma datação mais precisa.
O estudo descobriu que o Erg Chech 002 tem uma quantidade invulgarmente grande de Chumbo-206 e Chumbo-207, bem como quantidades significativas de Urânio-238 e Urânio-235 não decompostos. Estas medições ajudaram a determinar com precisão a idade da rocha.
Grupo de cristais de piroxeno nometeorito Erg Chech
Além disso, quando comparado com outros grupos de acondritas, os autores do estudo descobriram que o corpo parental do Erg Chech 002 se formou provavelmente a partir de matéria com três a quatro vezes mais Alumínio-26 do que o corpo parental de outro grupo de acondritos chamado “angritos”.
Isto sugere que o Alumínio-26 não foi distribuído uniformemente no início do Sistema Solar, desafiando assim as teorias existentes.
O nosso Sistema Solar formou-se há cerca de 4.500 milhões de anos, a partir de uma imensa nuvem de gás e poeira. Entre os muitos elementos desta nuvem encontrava-se o alumínio, que se apresentava de duas formas.
A primeira é a forma estável, o Alumínio-27. A segunda é o Alumínio-26, um isótopo radioactivo produzido principalmente pela explosão de estrelas, que com o tempo decai em Magnésio-26.
A presença do Alumínio-26 nos primórdios do Universo, sobretudo nos primeiros quatro ou cinco milhões de anos de vida do Sistema Solar, torno-o um elemento útil aos cientistas para datar eventos cósmicos.
O estudo do Erg Chech 002, que coloca em causa a ideia até agora aceite de que o Alumínio-26 se encontrava distribuído de forma uniforme no Sistema Solar, melhora o nosso conhecimento das fases iniciais de desenvolvimento dos sistemas planetários e da história geológica de planetas em formação.
Todas as naves espaciais são lançadas com um objectivo e, no caso das missões científicas, os instrumentos a bordo são a chave para o cumprir.
Quer se trate do telescópio extremamente sensível Gaia, que está a mapear mais de mil milhões de estrelas na Galáxia, ou da HRSC (High-Resolution Stereo Camera) da Mars Express, que está a revelar a topografia do Planeta Vermelho, as naves espaciais têm geralmente os seus “olhos” focados em coisas e fenómenos que os humanos querem compreender.
Impressão de artista da missão Rosetta a mostrar a libertação do “lander” Philae no cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko. Crédito: ESA/ATG medialab; imagem do cometa – ESA/Rosetta/Navcam
Mas, tal como nós, as naves espaciais também têm corpos que sentem o que lhes acontece e memórias que guardam a história das suas experiências ao longo de anos, por vezes décadas, no espaço.
Esta informação, designada por “dados de manutenção” e considerada sobretudo uma ferramenta de engenharia, tem sido talvez negligenciada em termos dos conhecimentos científicos que revela sobre os ambientes que as nossas missões habitam, e igualmente do Planeta Vermelho, onde um dia também esperamos chamar casa.
Foi concluído um primeiro estudo exaustivo de viabilidade que analisa anos de “registos diários” de arquivo de sete missões da ESA espalhadas pelo Sistema Solar, centrando-se num dos fenómenos meteorológicos mais perigosos no espaço para a exploração humana e robótica actual e futura – os eventos de partículas energéticas solares.
O “clima espacial” é completamente diferente do clima na Terra, mas as partículas energéticas solares podem ser vistas como “pedras de granizo” atómicas aceleradas a velocidades inimagináveis. São partículas emitidas pelo Sol, na sua maioria protões, mas também partículas maiores, como núcleos de hélio (com dois protões e dois neutrões) e “iões HZE”.
Os iões HZE são criados quando os núcleos de elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio, ou seja, com três ou mais protões, são destituídos dos seus electrões, deixando de ser neutros e passando a ter carga eléctrica.
O Sol visto pela Solar Orbiter no ultravioleta extremo a uma distância de cerca de 75 milhões de quilómetros. A imagem é um mosaico de 25 imagens individuais obtidas no dia 7 de Março de 2022 pelo telescópio de alta resolução do instrumento EUI (Extreme Ultraviolet Imager). Obtida a um comprimento de onda de 17 nanómetros, na região do ultravioleta extremo do espectro electromagnético, esta imagem revela a atmosfera superior do Sol, a coroa, que tem uma temperatura de cerca de um milhão de graus Celsius. No total, a imagem final contém mais de 83 milhões de píxeis numa grelha de 9148 x 9112 píxeis, o que a torna a imagem de maior resolução alguma vez obtida do disco completo do Sol e da sua atmosfera exterior, a coroa. Uma imagem da Terra é também incluída para efeitos de escala, na posição das 2 horas. Crédito: ESA & NASA/Solar Orbiter/equipa do EUI; processamento de dados – E. Kraaikamp (ROB)
Estas partículas são constantemente emitidas pelo Sol em todas as direcções – o vento solar – mas recebem frequentemente um enorme empurrão quando o Sol entra em erupção com enormes proeminências solares e ejecções de massa coronal.
O resultado são ondas massivas de partículas carregadas, varridas por estas erupções e aceleradas quase à velocidade da luz. Podem penetrar no campo magnético da Terra e constituir um perigo significativo de radiação para as naves espaciais e para os astronautas.
Compreender a distribuição e o movimento das partículas energéticas solares em todo o Sistema Solar é importante, mas difícil, pois requer instrumentos espalhados pelo espaço para as detectar e compreender como viajam.
Sete missões, sete ambientes espaciais em mudança
Dados dos sensores de engenharia a bordo da Rosetta, ExoMars TGO, Mars Express, Venus Express, Solar Orbiter, BepiColombo e Gaia foram recolhidos e analisados, revelando detecções simultâneas de eventos de partículas energéticas solares em diferentes locais do Sistema Solar.
O estudo mostra que estas missões fornecem uma boa rede de detecções de partículas solares em locais onde não existem observações científicas.
As naves espaciais têm muitos detectores de manutenção em diferentes posições que monitorizam o seu estado geral e o das suas cargas úteis – instrumentos científicos.
Os contadores EDAC (“Error Detection and Correction”, detecção e correcção de erros de memória) estão entre eles e o seu papel é proteger as memórias do computador de uma nave espacial de erros causados por partículas energéticas que atingem os chips do computador – “‘bit-flips‘ provocados por perturbações de um único evento”.
Os eventos de partículas solares podem ser inferidos a partir de um aumento súbito de erros contados, na ordem das dezenas por dia, registados pelos contadores EDAC.
Por exemplo, um evento de partículas solares no dia 7 de Março de 2012, foi indicado nos dados como um dos maiores a ser testemunhado em Marte e Vénus, “sentido” pela Mars Express e pela Venus Express.
Os rastreadores de estrelas da Venus Express, que ajudam a orientar a nave espacial, ficaram até cegos durante cinco dias devido ao evento.
A detecção indirecta destes acontecimentos poderá ser muito importante para os modeladores do vento solar e para os estudos sobre a forma como as partículas e os “transientes” se propagam através do Sistema Solar.
As missões do estudo são muito diferentes, com naves novinhas em folha, como a BepiColombo, e a mais antiga ainda em funcionamento, a Mars Express, concebida na década de 90.
As suas posições no Sistema Solar, as suas diferentes tecnologias e materiais e as diferentes localizações dos seus sensores fornecem resultados interessantes.
A Mars Express é mais sensível a eventos de partículas energéticas solares do que qualquer uma das outras, sentindo quase todos, com a Venus Express e a Rosetta não muito atrás.
A BepiColombo e a Solar Orbiter têm a bordo instrumentos científicos destinados a estudar estes eventos, pelo que foram utilizadas como comparações directas.
Imagem final de uma animação que mostra a propagação de uma ejecção de massa coronal que deixou o Sol no dia 14 de Outubro de 2014 e realçando a velocidade a que chegou a várias naves espaciais nos dias, semanas e meses seguintes (não à escala). Clique na imagem para ver a animação. Crédito: ESA
“Os ambientes extremos em que as missões operam podem exercer uma enorme pressão sobre o hardware da nave espacial. Isto pode significar que, apesar de terem sido concebidas para estes cenários, nem sempre se comportam exactamente como gostaríamos, especialmente à medida que a nave envelhece”, acrescenta Simon Wood, Engenheiro de Operações da Mars Express.
“Dados de engenharia como estes sempre foram vitais para as missões no espaço profundo, mas é excitante saber que décadas de informação podem também ser utilizadas para construir uma imagem científica do Sistema Solar. É por isso que nunca deitamos nada fora – não se sabe que segredos estão guardados nos dados transmitidos do espaço”.
Há muito a aprender com estes resultados, tanto para a ciência como para a engenharia. Para a ciência, a distribuição e propagação dos eventos de partículas energéticas através do Sistema Solar pode ser compreendida a partir de locais distantes onde os instrumentos científicos não estão disponíveis.
Para a engenharia, estas memórias desenterradas devem ser úteis para aprender mais sobre a protecção das naves espaciais contra a radiação solar, sobre como e porquê são accionados avisos a bordo que levam a “modos de segurança” desnecessários e dispendiosos, e talvez estes dados possam mesmo ser úteis para avisos em tempo real da actividade solar.
Eventualmente, todos estes dados serão disponibilizados ao público no Arquivo de Ciências Planetárias da ESA, mas com milhares de parâmetros de manutenção e muitos milhares de terabytes de dados, terão de ser organizados de forma a serem acessíveis e a fazerem sentido para os cientistas que os queiram utilizar.
“As naves espaciais são lançadas com instrumentos, cargas úteis, e pensa-se ‘óptimo – vai fazer ciência com isso’, mas uma nave espacial é muito mais do que isso”, diz Beatriz Sanchez-Cano, autora principal do artigo e parte da equipa científica da Mars Express na Universidade de Leicester.
“Os contadores de memória revelam muito, mas também os impactos da poeira nos painéis solares, que nos falam de micro-meteoritos e detritos espaciais, e as grandes oscilações de temperatura também têm o seu efeito.
Este tipo de experiência dos satélites também contribui para a ciência, e é tudo isto que, em conjunto, torna estas missões incríveis, fantásticas”.
Com cuidado continuado e curiosidade, as naves espaciais podem revelar muito mais do que aquilo para que foram inicialmente concebidas, fazendo crescer “novos instrumentos” no espaço e aumentando o seu retorno científico.
Se olharmos, descobrimos que o Sistema Solar está a deixar a sua impressão digital nos nossos exploradores espaciais, e precisamos de compreender estes efeitos antes de o podermos explorar em segurança por nós próprios.
Há cerca de 4,6 mil milhões de anos, o nosso Sol e os nossos planetas estavam a formar-se quando, não muito longe, uma super-nova explodiu, ameaçando destruir o Sistema Solar. Felizmente, um filamento de gás molecular protegeu-o.
NASA / JPL-Caltech / CXC / ESA / NRAO / J. Rho
Foi por um triz que o Sistema Solar primitivo sobreviveu a um evento catastrófico que o poderia ter destruído por completo. Essa é a conclusão da mais recente investigação levada a cabo por investigadores do Observatório Astronómico Nacional do Japão.
De acordo com a equipa, liderada pela astrónoma Doris Arzoumanian, as pistas dessa antiga explosão residem nos meteoritos.
Estas rochas primitivas datam das épocas mais antigas da história do Sistema Solar, um detalhe que faz delas verdadeiros tesouros de informação sobre a evolução planetária.
No artigo científico, publicado recentemente no Astrophysical Journal Letters, os investigadores detalham ter encontrado concentrações variáveis de um isótopo radioactivo de alumínio – o alumínio-26 (26Al) – nas amostras de meteoritos.
Esta descoberta revela que, há cerca de 4,6 mil milhões de anos, uma quantidade significativa desta substância entrou na região que veio a tornar-se o Sistema Solar que conhecemos actualmente.
A explicação mais lógica para esta súbita abundância de alumínio radioactivo é a explosão de uma super-nova nas proximidades.
Contudo, para este acontecimento catastrófico ter libertado uma quantidade tão grande do isótopo, teria de ter acontecido muito perto. Tão perto que poderia ter destruído o Sistema Solar primitivo.
O que o salvou, deduziram os cientistas, foram os filamentos densos de gás responsáveis pela formação do Sol.
De acordo com o comunicado da equipa, nestes filamentos moleculares cilíndricos, vários filamentos se intersectam. As estrelas semelhantes ao nosso Sol formam-se ao longo destes filamentos, enquanto estrelas maiores se formam nos centros.
Após o início do processo de nascimento do nosso Sol, uma supernova terá explodido num centro de filamentos próximos.
O evento foi muito trágico, mas o escudo protector venceu a batalha: os cientistas sugerem que seriam necessários cerca de 300 000 anos para que a super-nova da estrela vizinha rompesse o denso filamento de gás que protege o nosso Sistema Solar.
Os investigadores acreditam que as suas descobertas podem ajudar-nos a compreender melhor a formação e evolução inicial de sistemas estelares distantes, assim como do nosso.
A procura por vida extraterrestre no nosso Sistema Solar acaba de dar um grande salto em frente. Uma equipa de investigadores liderada pelo Professor Frank Postberg, cientista planetário da Universidade Livre de Berlim, descobriu novas evidências de que o oceano sub-superficial da lua gelada de Saturno, Encélado, contém um elemento fundamental para a vida.
A equipa internacional de investigação utilizou dados da missão espacial Cassini para detectar fósforo sob a forma de fosfatos em partículas de gelo – provenientes do oceano global coberto de gelo da lua – que tinham sido ejectadas para o espaço pela pluma criovulcânica. O estudo foi publicado dia 14 de Junho na revista científica Nature.
Uma equipa científica encontrou fósforo, um elemento fundamental para a vida, no oceano sub-superficial da pequena lua de Saturno, Encélado. A água líquida irrompe do oceano sub-superficial da lua, formando uma pluma que contém grãos de água gelada do oceano. Alguns destes grãos de gelo vão formar o anel E de Saturno. A equipa analisou dados da nave espacial Cassini destes grãos de gelo no anel E, que revelaram impressões digitais de sais de fosfato solúveis oriundos do oceano de Encélado. Crédito: SwRI e Universidade Livre de Berlim
“Os modelos geoquímicos anteriores estavam divididos sobre se o oceano de Encélado contém quantidades significativas de fosfatos”, diz o professor Postberg. “Estas medições da Cassini não deixam dúvidas de que quantidades substanciais deste elemento essencial estão presentes na água do oceano.”
O fósforo, sob a forma de fosfatos, é vital para toda a vida na Terra. É essencial para a criação do ADN e do ARN, das membranas celulares e do ATP (o transportador universal de energia nas células), por exemplo. A vida, tal como a conhecemos, simplesmente não existiria sem os fosfatos.
“Ao determinar concentrações tão elevadas de fosfato prontamente disponíveis no oceano de Encélado, satisfizemos agora o que é geralmente considerado um dos requisitos mais rigorosos para determinar se os corpos celestes são habitáveis”, diz o investigador em início de carreira Dr. Fabian Klenner, que entretanto se mudou para Seattle, onde continua a sua investigação na Universidade de Washington.
“O próximo passo é claro – temos de voltar a Encélado para ver se o oceano habitável é efectivamente habitado”, acrescenta o Dr. Nozair Khawaja, cientista planetário originário do Paquistão que está agora firmemente estabelecido na Universidade Livre de Berlim.
Os cientistas inferiram que um oceano alcalino (contendo NaHCO3 e/ou Na2CO3), no interior de Encélado, interage geoquimicamente com um núcleo rochoso. A modelação geoquímica e as experiências laboratoriais indicam que esta interacção promove a dissolução de minerais de fosfato, tornando o fosfato (por exemplo, HPO4-2) facilmente disponível para a potencial vida no oceano. A descoberta de fosfatos pela Cassini apoia fortemente o paradigma de que o oceano de Encélado é habitável. Crédito: SwRI
Há alguns anos, a sonda Cassini-Huygens da NASA/ESA, que esteve em órbita de Saturno entre 2004 e 2017, descobriu o oceano de água líquida sub-superficial de Encélado e analisou amostras de uma pluma de grãos de gelo e gases que irrompem para o espaço a partir de fissuras na crosta gelada da lua.
Em estudos anteriores, a equipa de Postberg já tinha determinado que Encélado alberga um oceano rico em carbonatos dissolvidos e contém uma grande variedade de compostos orgânicos reactivos e por vezes complexos. Encontraram também indícios de ambientes hidrotermais no fundo do mar.
No entanto, a equipa de investigação da Universidade Livre de Berlim só recentemente descobriu assinaturas inconfundíveis de fosfatos nos dados.
O que é crucial para a bio-disponibilidade é o facto de os fosfatos não estarem presos em minerais rochosos, mas dissolvidos no oceano sob a forma de sal. Determinou-se que as concentrações de fosfato são pelo menos 100 a 1000 vezes superiores às dos oceanos da Terra.
Para investigar como é que Encélado pode manter concentrações tão elevadas de fosfato no seu oceano, foram realizadas experiências laboratoriais em cooperação com uma equipa de investigadores do Japão (liderada pelo Professor Yasuhito Sekine) e dos EUA (Dr. Christopher R. Glein).
“As nossas experiências geoquímicas e os modelos demonstram que estas elevadas concentrações de fosfato resultam de uma maior solubilidade dos minerais de fosfato, para a qual existem condições específicas não só em Encélado, mas também em todo o Sistema Solar exterior”, explica Postberg. “São óptimas notícias para uma série de mundos oceânicos para lá de Júpiter”.
Uma das descobertas mais profundas da ciência planetária nos últimos vinte e cinco anos é que os mundos com oceanos sob uma camada superficial de gelo são comuns no nosso Sistema Solar.
Contêm consideravelmente mais água do que todos os oceanos da Terra juntos e incluem as luas geladas de Júpiter e Saturno como Ganimedes, Titã e Encélado, bem como corpos celestes ainda mais distantes como Plutão.
Os planetas com oceanos à superfície, como a Terra, têm de residir num intervalo estreito de distâncias às suas estrelas hospedeiras (no que é conhecido como “zona habitável”) para manterem temperaturas a que a água não se evapore nem congele.
No entanto, mundos com um oceano interior como Encélado podem ocorrer numa gama muito maior de distâncias, expandindo largamente o número de mundos habitáveis susceptíveis de existir na Galáxia.
Há muita água no sistema solar, gelo também já tinha sido detectado no cinturão principal de asteróides – descobrir vapor de água é inédito.
Há água no Sistema Solar. Não só na Terra: planetas, luas, cometas.
Gelo também, até no cinturão principal de asteróides do sistema. Também já tinha sido detectado.
Mas só agora foi registado vapor de água no cinturão principal de asteróides do Sistema Solar.
O feito foi do James Webb, revela um estudo publicado na revista Nature na semana passada.
Os astrónomos acreditam que a água da altura da formação do Sistema Solar foi preservada no Cometa 238P/Read, que ejectou água.
Esta análise reforça uma tese: os objectos do cinturão de asteróides deram água à Terra, enquanto o Sistema Solar ainda era jovem.
Os cometas do cinturão principal têm gelo suficiente para a libertação de gases resultantes da sublimação (passar do estado sólido para o gasoso) do gelo sob o calor do Sol, explica o portal ScienceAlert.
“Desde a descoberta dos cometas do cinturão principal, reunimos um leque substancial de evidências de que a sua actividade é produzida por sublimação, mas até agora, tudo tem sido indirecto”, lembrou Henry Hsieh, do Instituto de Ciência Planetária.
Mas esta nova análise é algo inédito: “A primeira evidência directa de sublimação na forma de desgaseificação de água – ou de qualquer outra coisa – de um cometa do cinturão principal”, continuou o especialista.
Os cometas (não há muitos no cinturão principal de asteróides) costumam girar à volta torno do Sol em grandes órbitas elípticas que os transportam do Sistema Solar externo.
O gelo dentro desses cometas vai sublimando à medida que se aproximam do Sol; e criam uma atmosfera poeirenta e gasosa e longas caudas que se afastam do Sol.
Os cientistas não tinham a certeza se os cometas – por estarem mais perto do Sol – tinham material congelado suficiente para produzir a sublimação vista nos cometas que vêm de distâncias maiores.
Foi analisado o espectro de luz da névoa difusa que apareceu à volta do cometa durante o periélio; os picos no espectro revelaram, não apenas a desgaseificação, mas também a desgaseificação da água.
A equipa não tem dúvidas: foi água gelada a criar este efeito; o gelo de água do início do Sistema Solar pode ser preservado no cinturão de asteróides.
Mas não foi detectado dióxido de carbono proveniente do Cometa 238P/Read – apesar de o gelo de dióxido de carbono sublimar mais facilmente do que o gelo de água.
Duas explicações prováveis: ou todo o dióxido de carbono que o cometa tinha perdeu-se enquanto retinha um pouco de gelo de água, ou o cometa nunca teve dióxido de carbono porque o local onde se formou era demasiado quente.
Cientistas dos Institutos Max Planck para a Investigação do Sistema Solar e para a Química descobriram que estrelas que contêm relativamente grandes quantidades de elementos pesados fornecem condições menos favoráveis para o aparecimento de vida complexa do que estrelas pobres em metais.
A equipa mostrou como a metalicidade de uma estrela está ligada à capacidade dos seus planetas em se rodearem de uma camada protectora de ozono.
Legenda da notícia. Crédito: quem fez a imagem
Crucial para isto é a intensidade da luz ultravioleta que a estrela emite para o espaço em diferentes comprimentos de onda. O estudo fornece aos cientistas que procuram sistemas estelares habitáveis, com telescópios espaciais, pistas importantes sobre onde este esforço poderia ser particularmente promissor. Sugere também uma conclusão surpreendente: à medida que o Universo envelhece, torna-se cada vez mais hostil ao aparecimento de vida complexa em novos planetas.
Na procura por planetas habitáveis ou até mesmo habitados, em órbita de estrelas distantes, os investigadores têm-se concentrado cada vez mais, nos últimos anos, nos invólucros de gás destes mundos. Será que os dados observacionais mostram indícios de uma atmosfera?
Será que contêm até gases como o oxigénio ou o metano, que na Terra são produzidos quase exclusivamente como produtos metabólicos de formas de vida? Nos próximos anos, tais observações serão empurradas para novos limites.
O Telescópio Espacial James Webb da NASA permitirá não só caracterizar as atmosferas de gigantes gasosos como os super-Neptunos, mas também analisar pela primeira vez os sinais espectrográficos muito mais fracos das atmosferas de planetas rochosos.
Com a ajuda de simulações numéricas, o estudo actual, que foi publicado na revista Nature Communications, voltou-se agora para o conteúdo de ozono das atmosferas exoplanetárias.
Tal como na Terra, esta molécula composta por três átomos de oxigénio pode proteger a superfície do planeta (e as formas de vida que nele residem) da radiação ultravioleta (UV) que danifica as células.
Uma camada protectora de ozono é assim um pré-requisito importante para o aparecimento de vida complexa. “Queríamos compreender as propriedades que uma estrela deve ter para que os seus planetas formem uma camada protectora de ozono”, Anna Shapiro, cientista do Instituto Max Planck para a Investigação do Sistema Solar e primeira autora do estudo actual, explica a ideia básica.
Como muitas vezes na ciência, esta ideia foi desencadeada por uma descoberta anterior. Há três anos, investigadores liderados pelo Instituto Max Planck para a Investigação do Sistema Solar compararam as variações de luminosidade do Sol com as centenas de estrelas semelhantes ao Sol. O resultado: a intensidade da luz visível de muitas destas estrelas flutua muito mais fortemente do que no caso do Sol.
“Vimos enormes picos de intensidade”, diz o Dr. Alexander Shapiro, que esteve envolvido tanto nas análises de há três anos atrás como no estudo actual. “É, portanto, bem possível que o Sol também seja capaz de tais picos de intensidade”. Nesse caso, também a intensidade da luz ultravioleta aumentaria drasticamente”, acrescenta.
“Por isso, naturalmente, perguntámo-nos o que isto significaria para a vida na Terra e como é a situação noutros sistemas estelares”, diz Sami Solanki, director do Instituto Max Planck para a Investigação do Sistema Solar e co-autor de ambos os estudos.
O papel duplo da radiação UV
À superfície de cerca de metade de todas as estrelas em torno das quais foi demonstrado que os exoplanetas orbitam, as temperaturas variam entre cerca de 5000 e cerca de 6000 graus Celsius.
Nos seus cálculos, os investigadores voltaram-se, portanto, para este subgrupo. Com uma temperatura de superfície de aproximadamente 5500º C, o Sol é também uma delas.
“Na química atmosférica da Terra, a radiação ultravioleta do Sol desempenha um papel duplo”, explica a Dra. Anna Shapiro, cuja investigação passada se centrou na influência da radiação solar na atmosfera da Terra.
Nas reacções com átomos individuais de oxigénio e moléculas de oxigénio, o ozono pode tanto ser criado como destruído. Enquanto a radiação UVB destrói o ozono, a radiação UVC ajuda a criar ozono protector na atmosfera média.
“Era, portanto, razoável assumir que a luz ultravioleta pode ter uma influência igualmente complexa nas atmosferas dos exoplanetas”, acrescenta a astrónoma. Os comprimentos de onda precisos são cruciais.
Os investigadores calcularam assim exactamente quais os comprimentos de onda que compõem a luz ultravioleta emitida pelas estrelas. Pela primeira vez, consideraram também a influência da metalicidade.
Esta propriedade descreve a proporção entre o hidrogénio e os elementos mais pesados (simplista e de certa forma enganadoramente chamados “metais” pelos astrofísicos) no material de construção da estrela.
No caso do Sol, existem mais de 31.000 átomos de hidrogénio por cada átomo de ferro. O estudo também considerou estrelas com menor e maior teor de ferro.
Interacções simuladas da radiação UV com gases
Numa segunda fase, a equipa investigou como a radiação UV calculada afectaria as atmosferas dos planetas em órbita destas estrelas e a uma distância amiga da vida.
As distâncias favoráveis à vida são aquelas que permitem temperaturas moderadas – nem demasiado quentes nem demasiado frias para a existência de água líquida – à superfície do planeta. Para tais mundos, a equipa simulou no computador exactamente que processos a luz UV, característica da estrela-mãe, põe em andamento na atmosfera do planeta.
Para calcular a composição das atmosferas planetárias os investigadores utilizaram um modelo químico-climático que simula os processos que controlam o oxigénio, o ozono e muitos outros gases e as suas interacções com a luz ultravioleta das estrelas, com uma resolução espectral muito alta.
Este modelo permitiu a investigação de uma grande variedade de condições em exoplanetas e a comparação com a história da atmosfera terrestre nos últimos quinhentos milhões de anos.
Durante este período, foram estabelecidos o elevado teor de oxigénio atmosférico e a camada de ozono, que permitiram a evolução da vida em terra.
“É viável que a história da Terra e da sua atmosfera contenha pistas sobre a evolução da vida que podem também aplicar-se aos exoplanetas”, disse Jos Lelieveld, Director Geral do Instituto Max Planck para a Química, que esteve envolvido neste estudo.
Candidatos promissores
Os resultados das simulações foram surpreendentes para os cientistas. No geral, as estrelas pobres em metais emitem mais radiação UV do que as suas homólogas ricas em metais.
Mas o rácio entre a radiação UVC, gerada de ozono, e a radiação UVB, destruidora de ozono, também depende criticamente da metalicidade: nas estrelas pobres em metais, a radiação UVC predomina, permitindo a formação de uma camada densa de ozono. Para estrelas ricas em metais, com a sua radiação UVB predominante, este invólucro protector é muito mais esparso.
“Ao contrário das expectativas, as estrelas pobres em metais devem assim proporcionar condições mais favoráveis ao aparecimento da vida”, conclui Anna Shapiro.
Esta descoberta poderá ser útil para futuras missões espaciais, tais como a missão PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) da ESA, que irá examinar uma vasta gama de estrelas em busca de sinais de exoplanetas habitáveis.
Com 26 telescópios a bordo, a sonda será lançada para o espaço em 2026 e concentrará a sua atenção principalmente em planetas semelhantes à Terra que orbitam estrelas semelhantes ao Sol a distâncias favoráveis à vida. O centro de dados da missão está actualmente a ser criado no Instituto Max Planck para a Investigação do Sistema Solar.
“O nosso estudo actual dá-nos pistas valiosas sobre quais as estrelas a que sonda Plato deve prestar especial atenção”, diz Laurent Gizon, Director Geral do Instituto e co-autor do estudo actual.
Conclusão paradoxal
Além disso, o estudo permite uma conclusão quase paradoxal: à medida que o Universo envelhece, é provável que se torne cada vez mais hostil à vida.
Os metais e outros elementos pesados são formados dentro das estrelas no final da sua vida de vários milhares de milhões de anos e – dependendo da massa da estrela – são libertados para o espaço como vento estelar ou numa explosão de super-nova: o material de construção da próxima geração de estrelas.
“Cada estrela recém-formada tem, portanto, mais material de construção rico em metais do que as suas antecessoras. As estrelas no Universo estão a tornar-se mais ricas em metais com cada geração”, diz Anna Shapiro.
De acordo com o novo estudo, a probabilidade de os sistemas estelares produzirem vida também diminui à medida que o Universo envelhece. No entanto, a procura por vida não é impossível.
Afinal de contas, muitas estrelas hospedeiras de exoplanetas têm uma idade semelhante à do Sol. E esta estrela é, de facto, conhecida por abrigar formas de vida complexas e interessantes em pelo menos um dos seus planetas.
Embora não tenham sido encontrados muitos sistemas planetários, os que foram identificados assemelham-se com o nosso Sistema Solar. Mas e se houver planetas feitos de matéria escura, conseguiremos identificá-los?
ESO A matéria escura em torno de uma das galáxias do enxame de galáxias Abell 3827 não se move com esta, possivelmente implicando que estão a ocorrer interacções de natureza desconhecida entre a matéria escura
De acordo com o Science Alert, com os conhecimentos que temos actualmente, não podemos responder a essa pergunta com certeza. Contudo, uma equipa liderada pelo físico teórico Yang Bai, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, tentaram responder a essa questão.
Durante um estudo, publicado recentemente na arXiv, a equipa concluiu que sim, caso certas condições sejam cumpridas.
“Um estado macroscópico de matéria escura com a sua massa e/ou raio semelhante aos de um planeta comportar-se-á como um exoplaneta escuro se estiver ligado a um sistema estelar, mesmo que a física subjacente do objecto se assemelhe inteiramente a outra coisa”, explicou a equipa.
Os nossos métodos actuais de detecção de exoplanetas são, em grande parte, baseados no efeito que um exoplaneta tem sobre a luz da sua estrela hospedeira. Também podemos utilizar esta informação para medir as propriedades do exoplaneta.
A passagem de um exoplaneta entre nós e a sua estrela, uma passagem conhecida como trânsito, fará com que a luz da estrela diminua um pouco. Os astrónomos podem medir a profundidade do escurecimento para calcular o raio do exoplaneta.
Os exoplanetas também fazem com que as suas estrelas se movam um pouco, à medida que os dois se movem em torno de um centro de gravidade mútuo, detectável em mudanças no comprimento de onda da luz da estrela. A quantidade de movimento – velocidade radial – pode ser utilizada para calcular a massa do exoplaneta.
Com estas medidas em mãos, podemos calcular a densidade de um exoplaneta e assim determinar como é constituído. Uma densidade baixa, como a de Júpiter, implica uma atmosfera enorme, de baixa densidade. Uma densidade maior, como a da Terra, implica uma composição rochosa. O primeiro tem raios maiores.
Segundo a equipa, isto poderia ser utilizado para detectar potenciais exoplanetas de matéria escura. Um exoplaneta de matéria escura teria propriedades diferentes das esperadas dos exoplanetas comuns.
Poderia ser um exoplaneta mais denso do que o ferro ou um de tão baixa densidade que a sua existência é impossível de explicar.
Além disso, os astrónomos foram capazes de sondar as atmosferas de exoplanetas com base em dados de trânsito. A equipa mediu o espectro da luz da estrela durante o trânsito e comparou-o com a luz da estrela, procurando comprimentos de onda mais escuros e mais brilhantes.
Se alguma luz é absorvida e/ou reemitida por moléculas na atmosfera do exoplaneta, esses dados podem determinar quais são essas moléculas. Se o espectro de trânsito revelar algumas anomalias graves, isso poderá indicar a presença de um exoplaneta de matéria escura.
Se a velocidade radial sugerir que um exoplaneta pode transitar, e depois não for observado nenhum trânsito, isso poderia ser uma pista que apontasse para um exoplaneta de matéria escura. E se um mergulho de trânsito, conhecido como curva de luz, mostrar uma forma inesperada, isso também poderia ser uma dica.
“Devido à sua força de interacção minúscula, com as partículas do Modelo Padrão, a matéria escura do exoplaneta pode não ser completamente opaca, tendo uma forma de curva de luz distinguível da de um exoplaneta comum”, indicou a equipa.
Bai e os colegas calcularam como poderia ser essa curva de luz, estabelecendo as bases simples para uma análise teórica mais complexa.
O trabalho pode ser melhorado de várias maneiras, observou a equipa. Os investigadores consideraram apenas órbitas circulares. Mas muitos exoplanetas têm órbitas elípticas, especialmente as que podem ter sido capturadas na gravidade de uma estrela, como se poderia esperar que fossem os exoplanetas de matéria escura.
Um novo estudo pode ter finalmente encontrado uma explicação para o Oumuamua, um misterioso objecto em forma de charuto que já se equacionou ser uma nave extraterrestre.
ESA / M. Kornmesser / European Southern Observatory Impressão de artista do primeiro asteróide interestelar: ‘Oumuamua.
Em 2017, um objecto estranho, alongado e do tamanho de um campo de futebol foi visto a viajar pelo Sistema Solar a 315 mil quilómetros por hora, puxado por uma força invisível sem explicação.
O objecto foi mais tarde apelidado Oumuamua e os cientistas acreditavam que poderia ter sido o primeiro visitante de fora do Sistema Solar a ser observado directamente.
Em forma de charuto, tem 400 metros de comprimento e cerca de 40 metros de largura.
Já foi também considerado um possível icebergue cósmico, uma bola de poeira, um “primo” de Plutão e, para os amantes de teorias da conspiração, até uma nave alienígena.
Agora, cientistas podem ter finalmente desvendado o mistério do Oumuamua, cujo nome significa “mensageiro das estrelas” em havaiano. Foi uma forma de honrar o local onde foi observado pela primeira vez, através do telescópio Pan-STARRS1, do Observatório Haleakala, no Havai.
Cientistas apresentaram uma explicação natural que explica os comportamentos mais estranhos de Oumuamua, incluindo o seu intrigante aumento de velocidade ao atravessar o Sistema Solar.
O estudo sugere que os vários anos do objecto no espaço interestelar deixaram-no com uma abundância de hidrogénio molecular, que foi transformado em gás na presença do Sol.
Os autores do artigo científico, citados pela VICE, explicam que o “mecanismo pode explicar muitas das propriedades peculiares de Oumuamua” e fornece mais pistas de que Oumuamua teve origem como “uma relíquia planetesimal amplamente semelhante aos cometas do Sistema Solar”.
Assim, esta teoria deita por terra a ideia de que os movimentos bizarros do objecto estão relacionados com alguma tecnologia potencialmente desenvolvida por extraterrestres.
“Dadas as informações que temos, acho que esta é a nossa melhor esperança de explicar Oumuamua sem ter que recorrer a ideias mais sensacionalistas”, disse a autora principal do estudo, Jennifer Bergner, em declarações à VICE.
“Estamos empolgados com esta ideia porque parece muito genérica e uma explicação natural para um processo que deveria estar a acontecer de qualquer maneira”.
Um estudo de 2019 argumentou que não há provas que sustentem uma ligação alienígena do Oumuamua porque as suas “propriedades são consistentes com uma origem natural”, propondo antes que o objeto é um fragmento de um bloco de construção planetário que está a flutuar pelo nosso Sistema Solar.
A investigação de Bergner inspirou-se na ideia de que o Oumuamua é um icebergue cósmico. A teoria era de que o objecto é feito de hidrogénio sólido extremamente raro, que ferveu na superfície, dando ao objecto a sua forma distinta e explicando a sua velocidade.
Bergner argumenta agora que Oumuamua nasceu algures num sistema planetário distante como um objecto comum, semelhante a um cometa.
A dada altura, há centenas de milhões de anos, libertou-se e começou a longa jornada pelo Espaço interestelar, onde os raios cósmicos atingiram a água presa no seu corpo e libertaram átomos de hidrogénio, que se recombinaram como moléculas de hidrogénio.
Segundo os autores do artigo, o efeito hidrogénio deverá acontece em cometas normais, mas provavelmente não afecta a sua velocidade ou trajectória, a menos que sejam muito pequenos, como o Oumuamua.
De acordo com uma experiência realizada na Universidade da Califórnia em Riverside, EUA, um planeta terrestre, orbitando o Sol entre Marte e Júpiter, seria capaz de empurrar a Terra para fora do Sistema Solar e exterminar a vida neste planeta.
Comparação do tamanho dos planetas. Crédito: alexaldo/iStock/Getty
O astrofísico Stephen Kane explicou que a sua experiência tinha como objectivo colmatar duas importantes lacunas na ciência planetária.
A primeira é a lacuna no nosso Sistema Solar entre o tamanho dos planetas terrestres e os gigantes gasosos. O maior planeta terrestre é a Terra e o gigante gasoso mais pequeno é Neptuno, que é quatro vezes maior e 17 vezes mais massivo. Não há nada no meio.
“Noutros sistemas estelares existem muitos planetas com massas nessa gama. Chamamos-lhe super-Terras”, disse Kane.
A outra lacuna é o local, relativamente ao Sol, entre Marte e Júpiter. “Os cientistas planetários desejam muitas vezes que houvesse algo entre esses dois planetas. Parece um desperdício de espaço”, disse.
Estas lacunas podem fornecer importantes perspectivas sobre a arquitectura do nosso Sistema Solar e sobre a evolução da Terra. Para as preencher, Kane fez simulações dinâmicas de computador de um planeta entre Marte e Júpiter com uma gama de massas diferentes e depois observou os efeitos nas órbitas de todos os outros planetas.
Os resultados, publicados na revista The Planetary Science Journal, foram na sua maioria desastrosos para o Sistema Solar. “Este planeta fictício dá um empurrão a Júpiter apenas suficiente para desestabilizar tudo o resto”, disse Kane.
“Apesar de muitos astrónomos terem desejado este planeta extra, ainda bem que não existe”.
Júpiter é muito maior do que todos os outros planetas combinados; a sua massa é 318 vezes superior à da Terra, pelo que a sua influência gravitacional é profunda.
Se uma super-Terra no nosso Sistema Solar, uma estrela passageira ou qualquer outro objecto celeste perturbasse Júpiter mesmo que fosse ligeiramente, todos os outros planetas seriam profundamente afectados.
Impressão de artista de Kepler-62f, uma super-Terra que orbita uma estrela mais pequena e mais fria do que o Sol, a cerca de 1200 anos-luz da Terra. Crédito: Centro de Pesquisa Ames da NASA/JPL-Caltech/Tim Pyle
Dependendo da massa e da localização exacta de uma super-Terra, a sua presença poderia acabar por ejectar Mercúrio e Vénus, bem como a Terra, do Sistema Solar. Poderia também desestabilizar as órbitas de Úrano e Neptuno, atirando-os também para o espaço exterior.
A super-Terra mudaria a forma da órbita desta nossa Terra, tornando-a muito menos habitável do que é hoje em dia, se não acabando completamente com a vida.
Quando Kane reduziu a massa do planeta e o colocou directamente entre Marte e Júpiter, viu que era possível que o planeta se mantivesse estável durante um longo período de tempo. Mas pequenos movimentos em qualquer direcção e “as coisas acabariam por correr mal”, disse.
O estudo tem implicações para a capacidade dos planetas, noutros sistemas solares, em hospedar vida. Embora planetas semelhantes a Júpiter, gigantes de gás longe das suas estrelas, só sejam encontrados em cerca de 10% do tempo, a sua presença pode decidir se as Terras ou super-Terras vizinhas têm órbitas estáveis.
Estes resultados deram a Kane um respeito renovado pela delicada ordem que mantém os planetas unidos em torno do Sol. “O nosso Sistema Solar está bem mais ‘afinado’ do que eu apreciava antes.
Tudo funciona como intrincadas engrenagens de relógio. Lance-se mais engrenagens à mistura e tudo quebra”, disse Kane.
Liliana Malainho, 
Daniel Costa, 
