Astrônomos do ESO respondem a pergunta: Gliese 581d é um planeta extrasolar potencialmente habitável?

Embora o exoplaneta não confirmado Gliese 581g tenha recebido ultimamente atenção exagerada por ter chances de ser um mundo habitável, os astrônomos do ESO voltaram suas atenções para seu vizinho real mais próximo, o exoplaneta confirmado Gliese 581d para responder questões  sobre sua potencial habitabilidade.

IMAGEM: este diagrama demonstra as distâncias dos planetas em nosso Sistema Solar (linha superior) e as distâncias no sistema Gliese 581 (linha inferior), a partir de suas respectivas estrelas (à esquerda). A zona de habitação está indicada pela área azul. O controverso candidato a exoplaneta Gliese 581g reside justamente entre Gliese 581c e Gliese 581d e tal equivale a posição da Terra em relação ao Sol em termos de habitabilidade. Da mesma forma Gliese 581c está em posição equivalente a de Vênus e Gliese 581d está em distância equivalente a de Marte. Crédito: ESO

Novas investigações sugerem que o exoplaneta Gliese 581d, uma das super-Terras que orbita a estrela anã vermelha Gliese 581, pode muito bem estar residindo dentro da “zona habitável” do seu sistema, a distância perfeita para permitir a existência de água no estado líquido. A descoberta segue a de um estudo similar, publicado em maio de 2010, que demonstrou a mesma conclusão sobre Gliese 581d.

ILUSTRAÇÃO: Exoplaneta em Gliese 581 visto por sua exolua. Como é que a sua atmosfera se comporta? Crédito: Lynette Cook

O autor líder do novo estudo, Philip von Paris, do Instituto de Investigação Planetária do Centro Aeroespacial da Alemanha em Berlim explicou:

O fato dos dois modelos indicarem condições favoráveis para a água líquida existir em Gliese 581d fortalece a suposição que seja este cenário seja plenamente possível, ou seja, não parece impossível a hipótese de habitabilidade neste exoplaneta.

O sistema Gliese 581 apresenta diversas possibilidades interessantes

Gliese 581 é uma anã vermelha localizada a 20 anos-luz da Terra, um “pequeno salto” nas escalas de distâncias do Universo. Até hoje os astrônomos estimaram a presença potencial de  seis exoplanetas (4 confirmados e 2 a confirmar) em órbita desta tão estudada estrela.

Calcula-se que o exoplaneta candidato não confirmado Gliese 581g, se existir, tem cerca de 3 vezes a massa da Terra e deve ser provavelmente um mundo rochoso. Os cálculos preliminares sugeriram que Gliese 581g também está situado mesmo no meio da zona habitável, o que o torna um dos candidatos principais para conter água líquida e vida como a conhecemos, caso este exoplaneta realmente exista.

IMAGEM: as órbitas dos planetas no sistema Gliese 581 neste diagrama são comparadas com as dos planetas do nosso próprio sistema solar. A estrela Gliese 581 tem cerca de 30% da massa do nosso Sol e o exoplaneta mais externo é mais próximo de sua estrela do que a Terra é do Sol. O quarto exoplaneta, o hipotético Gliese 581g, é um candidato a exoplaneta em posição orbital favorável a sustentar a vida. Crédito: Zina Deretsky, National Science Foundation

As controvérsias de Gliese 581g…

Depois do anúncio sobre a descoberta de Gliese 581g (e Gliese 581f), alguns cientistas questionaram veementemente a análise usada para descobrir estes exoplanetas e alegaram que não conseguiram (até agora) confirmar a existência de Gliese 581g (também do f) em estudos posteriores. A questão permanece em aberto pois os descobridores desta dupla de exoplanetas, no entanto, fazem pé firme com relação ao seu achado.

Assim, os dois exoplanetas vizinhos (mais perto e mais longe) de Gliese 581g raspam os limites da zona habitável e por isso tem também inspirado interesse e intriga desde a sua descoberta em 2007. O vizinho interior do hipotético Gliese 581g, o Gliese 581c, foi, tão logo da sua descoberta, considerado um bom candidato para a água líquida, mas os estudos posteriores demonstraram que um efeito de estufa desenfreado provavelmente domina este exoplaneta tornando-o demasiado quente, de forma similar ao que presenciamos no planeta Vênus no nosso Sistema Solar.

Gliese 581d, por outro lado, orbita além de Gliese 581g, longe o suficiente para que os investigadores conjeturassem logo que era um mundo demasiado frio para manter água no estado líquido, na superfície, e assim sustentar a vida como a conhecemos. Todavia,  de acordo com este novo estudo agora publicado, um forte efeito de estufa pode aquecer Gliese 581d substancialmente, talvez o suficiente para suportar água líquida.

Modelando uma atmosfera alienígena

Gliese 581d tem 7,09 vezes a massa da Terra (veja na tabela 2 abaixo), um diâmetro de 1,71 vezes o diâmetro terrestre e os astrônomos suspeitam que é rochoso tal como nosso planeta. A gravidade deste exoplaneta (23,76 m/s², mais do dobro da gravidade terrestre) tem a capacidade de suportar uma atmosfera espessa, embora os pesquisadores ainda tenham de confirmar sua existência e caracterizá-la.

TABELA: parâmetros do exoplaneta Gliese 581d utilizados nas simulações tais como sua massa de 7,09 vezes a massa da Terra, o raio de 1,17 vezes o raio da Terra

Von Paris e a sua equipe modelaram as condições superficiais que podem resultar em Gliese 581d a partir de diferentes tipos de atmosfera, usando o nosso Sistema Solar como guia. Os cientistas planetários usaram como exemplo uma atmosfera composta por vapor de água, dióxido de carbono e nitrogênio, elementos encontrados em abundância na atmosfera de planetas telúricos como a Terra, Marte e Vênus.

A equipe de pesquisa executou simulações computacionais em concentrações diferentes de dióxido de carbono, imitando os níveis conhecidos em nosso Sistema Solar. Várias simulações assumiram diferentes quantidades de CO₂ presentes aqui na Terra atual, na Terra primordial, além de Marte e Vênus, atualmente.

O modelo simulado pela equipe também variou também os dados da pressão atmosférica, da mais baixa para a mais alta. Ao final do trabalho, os cientistas concluíram que alguns destes cenários atmosféricos resultaram em temperaturas superficiais médias da ordem de 0 (zero) graus Celsius (273 K). Vejamos os resultados nos gráficos abaixo:

GRÁFICO: temperatura de superfície e o aumento da pressão parcial de CO2. Crédito: Von Paris et al.

GRÁFICO demonstra os resultados ao longo do tempo (bilhões de anos) das temperaturas de superfície. Crédito P. von Paris et al.

Tal resultado que implica que Gliese 581d pode hospedar água líquida em vastas regiões de sua superfície.

Uma atmosfera com pressão média ou alta e com 95% de CO2 seria suficiente, descobriram. Tal como uma atmosfera com alta pressão e com apenas 5% de CO2. Von Paris exclamou:

É muito excitante descobrir que, mesmo com uma atmosfera com 5% de dióxido de carbono, obtivemos condições habitáveis em um dos casos analisados.

ABSTRACT: O planeta extrasolar Gliese 581d é um exoplaneta potenciamente habitável? Clique na imagem para ler o artigo científico.

Muito resta a explicar…

Outro estudo atmosférico de Gliese 581d, publicado em maio de 2010, também sugeriu um forte efeito estufa (com grandes quantidades de CO₂) o que tornaria Gliese 581d quente o suficiente para suportar a água líquida. Além disso, há outras equipes científicas que chegaram a conclusões similares anteriormente.

Tais trabalhos, embora intrigantes, permanecem como provisórios e especulativos. Von Paris e a sua equipe seguiram o nosso próprio Sistema Solar como modelo, mas a sua simulação teve por base algumas premissas específicas. Von Paris realçou:

O problema, claro, é que nada sabemos com plena certeza sobre a atmosfera destes mundos.

Os astrônomos não sabem com exatidão se Gliese 581d é um planeta rochoso como a Terra, Marte ou Vênus. Pensam que sim, baseando-se em seu tamanho estimado, mas são necessários mais estudos para confirmar os dados atuais.

Embora von Paris seja o primeiro a mencionar estes limites e fatos desconhecidos, ele está excitado sobre a probabilidade de Gliese 581d ser capaz de suportar água líquida,  especialmente sabendo que o Universo é tão vasto e a procura por planetas extrasolares está ainda na sua infância. Os astrônomos já descobriram mais de 500 exoplanetas e o primeiro deles foi descoberto há menos de 20 anos, em 1992. Von Paris conclui:

Gliese 581 é uma vizinha nossa e está entre as 100 estrelas mais próximas, do meu ponto de vista, isto implica que tais exoplanetas possam ser razoavelmente comuns.

Fonte

1. Space.com: Alien Planet May Be in Habitable Zone After All

Artigos científicos

ArXiv.org:

1. The extrasolar planet GL 581d: A potentially habitable planet? Autores: P. von Paris, S. Gebauer, M. Godolt, J.L. Grenfell, P. Hedelt, D. Kitzmann, A.B.C. Patzer, H. Rauer, B. Stracke
2. Is Gliese 581d habitable? Some constraints from radiative-convective climate modeling Autores: R. Wordsworth, F. Forget, F. Selsis, J.-B. Madeleine, E. Millour, V. Eymet

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