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Equipe descobre que exoplanetas mais jovens são melhores candidatos ao procurar outras Terras
À medida que a comunidade científica procura mundos orbitando estrelas próximas que possam abrigar vida, uma nova pesquisa liderada pelo Southwest Research Institute sugere que exoplanetas rochosos mais jovens são mais propensos a...
Por Instituto de Pesquisa do Sudoeste - 02/05/2022


Um estudo liderado pelo SwRI sugere que a idade da estrela hospedeira e a abundância de radionuclídeos ajudarão a determinar a história de um exoplaneta e sua probabilidade atual de ser temperado hoje. Por exemplo, a estrela anã vermelha TRAPPIST-1 abriga o maior grupo de planetas do tamanho da Terra já encontrados em um único sistema estelar com sete irmãos rochosos, incluindo quatro na zona habitável. Mas com cerca de 8 bilhões de anos, esses mundos são cerca de 2 bilhões de anos mais velhos do que o tempo de desgaseificação mais otimista previsto por este estudo e é improvável que suportem um clima temperado hoje. Crédito: NASA/JPL-Caltech

À medida que a comunidade científica procura mundos orbitando estrelas próximas que possam abrigar vida, uma nova pesquisa liderada pelo Southwest Research Institute sugere que exoplanetas rochosos mais jovens são mais propensos a suportar climas temperados semelhantes à Terra.

No passado, os cientistas se concentraram em planetas situados dentro da zona habitável de uma estrela, onde não é nem muito quente nem muito frio para a existência de água líquida na superfície. No entanto, mesmo dentro dessa chamada "zona Cachinhos Dourados", os planetas ainda podem desenvolver climas inóspitos à vida. Sustentar climas temperados também requer que um planeta tenha calor suficiente para alimentar um ciclo de carbono em escala planetária. Uma fonte chave desta energia é o decaimento dos isótopos radioativos de urânio, tório e potássio. Essa fonte de calor crítica pode alimentar a convecção do manto de um exoplaneta rochoso, um movimento lento e rastejante da região entre o núcleo e a crosta de um planeta que eventualmente derrete na superfície. A desgaseificação vulcânica de superfície é uma fonte primária de CO 2para a atmosfera, o que ajuda a manter o planeta aquecido. Sem a desgaseificação do manto, é improvável que os planetas suportem climas temperados e habitáveis ​​como o da Terra.

"Sabemos que esses elementos radioativos são necessários para regular o clima, mas não sabemos por quanto tempo esses elementos podem fazer isso, porque eles decaem com o tempo", disse Cayman Unterborn, principal autor de um artigo do Astrophysical Journal Letters sobre a pesquisa. . "Além disso, os elementos radioativos não são distribuídos uniformemente por toda a Galáxia e, à medida que os planetas envelhecem, eles podem ficar sem calor e a desgaseificação cessará. Como os planetas podem ter mais ou menos desses elementos do que a Terra, queríamos entender como isso A variação pode afetar por quanto tempo os exoplanetas rochosos podem suportar climas temperados semelhantes à Terra."

Estudar exoplanetas é um desafio. A tecnologia de hoje não pode medir a composição da superfície de um exoplaneta, muito menos a de seu interior. Os cientistas podem, no entanto, medir espectroscopicamente a abundância de elementos em uma estrela estudando como a luz interage com os elementos nas camadas superiores de uma estrela. Usando esses dados, os cientistas podem inferir do que os planetas em órbita de uma estrela são feitos usando a composição estelar como um proxy aproximado para seus planetas.

“Usando estrelas hospedeiras para estimar a quantidade desses elementos que entrariam nos planetas ao longo da história da Via Láctea, calculamos quanto tempo podemos esperar que os planetas tenham vulcanismo suficiente para suportar um clima temperado antes de ficar sem energia”, disse Unterborn. . "Sob as condições mais pessimistas, estimamos que esta idade crítica é de apenas cerca de 2 bilhões de anos para um planeta com a massa da Terra e chegando a 5-6 bilhões de anos para planetas de maior massa sob condições mais otimistas. Para os poucos planetas que temos idades pois, descobrimos que apenas alguns eram jovens o suficiente para dizermos com confiança que podem ter desgaseificação de superfície de carbono hoje, quando o observamos com, digamos, o Telescópio Espacial James Webb."

Esta pesquisa combinou dados observacionais diretos e indiretos com modelos dinâmicos para entender quais parâmetros mais afetam a capacidade de um exoplaneta de suportar um clima temperado . Mais experimentos de laboratório e modelagem computacional quantificarão o alcance razoável desses parâmetros, particularmente na era do Telescópio Espacial James Webb, que fornecerá uma caracterização mais aprofundada de alvos individuais. Com o telescópio Webb, será possível medir a variação tridimensional das atmosferas dos exoplanetas. Essas medições aprofundarão o conhecimento dos processos atmosféricos e suas interações com a superfície e o interior do planeta, o que permitirá aos cientistas estimar melhor se um exoplaneta rochoso em zonas habitáveis ​​é velho demais para ser parecido com a Terra.

“Exoplanetas sem desgaseificação ativa são mais propensos a serem planetas frios e bolas de neve”, disse Unterborn. "Embora não possamos dizer que os outros planetas não estão desgaseificando hoje, podemos dizer que eles precisariam de condições especiais para fazê-lo, como aquecimento de maré ou placas tectônicas. Isso inclui os exoplanetas rochosos de alto perfil descobertos no Sistema estelar TRAPPIST-1. Independentemente disso, planetas mais jovens com climas temperados podem ser os lugares mais simples para procurar outras Terras."

 

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