Proxima b, um planeta do tamanho da Terra fora do nosso Sistema Solar, situado na zona habitável da sua estrela, pode não ser capaz de manter sua atmosfera, deixando a superfície exposta à nociva radiação estelar e reduzindo o seu potencial de habitabilidade.
© Ricardo Ramirez/James Jenkins (Proxima b próximo de sua estrela)
A apenas 4 anos-luz de distância, Proxima b é o nosso vizinho extrassolar mais próximo. No entanto, devido ao fato de que não pode ser visto passando em frente da sua estrela progenitora, a atmosfera do exoplaneta não pode ser estudada recorrendo aos métodos habituais. Em vez disso, os cientistas apoiam-se em modelos para entender se o exoplaneta é habitável.
Um destes modelos de computador considerou o que aconteceria se a Terra orbitasse Proxima Centauri, a nossa vizinha estelar mais próxima e a estrela hospedeira de Proxima b, na mesma órbita que Proxima b. O estudo sugere que a atmosfera da Terra não sobreviveria em íntima proximidade com a violenta anã vermelha. A pesquisa foi apoiada pela NExSS da NASA, liderando a busca de vida em exoplanetas, e pelo Instituto de Astrobiologia da NASA.
Só porque a órbita de Proxima b o coloca na zona habitável, que é a distância à estrela hospedeira onde a água permanece em estado líquido à superfície de um planeta, isso não significa que é habitável. Não leva em conta, por exemplo, se a água existe realmente no planeta, ou se uma atmosfera consegue sobreviver naquela órbita. As atmosferas também são essenciais para a vida como a conhecemos: uma atmosfera ideal permite a regulação do clima, a manutenção de uma pressão superficial favorável à água, a proteção contra o perigoso clima espacial e a presença dos blocos de construção química da vida.
O modelo de computador usou a atmosfera, o campo magnético e a gravidade da Terra como homólogos para Proxima b. Foi calculada também a quantidade de radiação que Proxima Centauri produz em média, com base em observações do observatório de raios X Chandra da NASA. Com estes dados, o modelo simula como a intensa radiação estelar e as frequentes proeminências afetam a atmosfera do exoplaneta.
"A questão é, que percentagem da atmosfera já foi perdida, e quão depressa ocorre este processo? comenta Ofer Cohen, cientista espacial da Universidade de Massachusetts. "Com esta estimativa, podemos calcular quanto tempo leva para a atmosfera escapar completamente e comparar este valor com o tempo de vida do planeta."
Uma estrela anã vermelha ativa como Proxima Centauri retira atmosfera quando a extrema radiação ultravioleta altamente energética ioniza os gases atmosféricos, quebrando os elétrons e produzindo partículas carregadas. Neste processo, os elétrons recém-formados ganham energia suficiente para poderem escapar facilmente à gravidade do planeta e saírem da atmosfera.
As cargas opostas atraem-se, de modo que quando os elétrons carregados negativamente deixam a atmosfera, criam uma poderosa separação de carga que puxa com eles íons carregados positivamente, para o espaço.
Na zona habitável de Proxima Centauri, Proxima b sofre ataques de extrema radiação ultravioleta, centenas de vezes mais fortes do que os que a Terra recebe do Sol. Esta radiação fabrica energia suficiente para ionizar não apenas as moléculas mais leves, o hidrogênio, como também, ao longo do tempo, elementos mais pesados como o oxigênio e o nitrogênio.
O modelo mostra que a poderosa radiação de Proxima Centauri "drena" uma atmosfera parecida à da Terra até 10.000 vezes mais depressa do que acontece na nossa Terra propriamente dita.
Este cálculo foi baseado na atividade média da estrela hospedeira; não considera variações como o aquecimento extremo na atmosfera da estrela ou as violentas perturbações estelares sobre o campo magnético do exoplaneta, que podem fornecer ainda mais radiação ionizante e escape atmosférico.
Para entender como o processo pode variar, os cientistas analisaram outros dois fatores que agravam a perda atmosférica. Primeiro, consideraram a temperatura da atmosfera neutra, chamada termosfera. Descobriram que à medida que a termosfera aquece com a radiação estelar, a fuga atmosférica aumenta.
Os cientistas também consideraram o tamanho da região sobre a qual a fuga atmosférica tem lugar, chamada calota polar. Os planetas são mais sensíveis aos efeitos magnéticos nos polos magnéticos. Quando as linhas do campo magnético nos polos se fecham, a calota polar é limitada e as partículas carregadas permanecem presas perto do planeta. Por outro lado, ocorre uma maior fuga quando as linhas do campo magnético estão abertas, proporcionando uma via unidirecional para o espaço.
Sendo as temperaturas mais altas da termosfera e um campo magnético completamente aberto, Proxima b pode perder uma quantidade equivalente ao total da atmosfera da Terra em 100 milhões de anos, apenas uma fração dos atuais 4 bilhões de anos de Proxima b. Quando os cientistas assumiram as temperaturas mais baixas e um campo magnético fechado, esta mesma massa escapa ao longo de mais de 2 bilhões de anos.
"As coisas tornam-se interessantes caso um exoplaneta consiga manter sua atmosfera, mas as perdas atmosféricas de Proxima b são tão altas que a habitabilidade é improvável," salienta Jeremy Drake, astrofísico do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "No geral, isto põe em causa a habitabilidade de planetas em torno de anãs vermelhas similares."
As anãs vermelhas como Proxima Centauri ou TRAPPIST-1 são frequentemente alvo de caças exoplanetárias, porque são as estrelas mais frias, menores e as mais comuns da Galáxia. Dado que são mais frias e mais tênues, os planetas têm que permanecer em órbitas íntimas para que a água líquida esteja presente.
Mas, a menos que a perda atmosférica seja contrariada por algum outro processo, como uma enorme quantidade de atividade vulcânica ou bombardeamentos cometários, esta proximidade ocorrerá com maior frequência e não será promissora para a sobrevivência ou sustentabilidade de uma atmosfera.
O estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Goddard Space Flight Center
