Estrelas anãs vermelhas são o tipo mais comum de estrela em nossa vizinhança e provavelmente na Via Láctea. Por causa disso, muitos dos exoplanetas semelhantes à Terra e potencialmente sustentadores de vida que detectamos estão em órbita ao redor das anãs vermelhas. O problema é que as anãs vermelhas podem exibir um comportamento intenso de chamas, muito mais energético do que nosso Sol relativamente plácido.
Então, o que isso significa para o potencial desses exoplanetas de realmente sustentar a vida?
A maior parte da vida na Terra, e provavelmente em outros mundos, depende da energia estelar para sobreviver. O Sol tem sido o motor da vida na Terra desde a reprodução das primeiras células. Mas às vezes, como todas as estrelas, o Sol se levanta e emite chamas.
Às vezes, ele emite chamas extremamente energéticas. A poderosa energia magnética na atmosfera do Sol torna-se instável e uma enorme quantidade de energia é liberada. Se for lançado em direção à Terra, pode causar problemas. Isso pode causar interrupções nas comunicações de rádio e até mesmo blackouts.
Mas em termos de atividade de queima, o Sol é relativamente fraco em comparação com algumas outras estrelas. Algumas estrelas, especialmente as anãs vermelhas, podem brilhar com frequência e violência. Uma equipe de pesquisadores estudou como a atividade de queima afeta a atmosfera e o potencial de vida em planetas semelhantes à Terra orbitando estrelas de baixa massa, incluindo estrelas do tipo M, estrelas do tipo K e estrelas do tipo G.
O novo estudo é chamado de “Persistência da química atmosférica impulsionada por chamas em mundos de zonas habitáveis rochosas”. O autor principal é Howard Chen, um estudante de doutorado na Northwestern University. O artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.
“Nosso Sol é mais do que um gigante gentil”, disse Allison Youngblood, astrônoma da Universidade do Colorado em Boulder e co-autora do estudo.
“É mais velho e não tão ativo quanto estrelas mais jovens e menores. A Terra também tem um forte campo magnético, que desvia os ventos prejudiciais do Sol.”
Isso ajuda a explicar por que a Terra está positivamente “ondulando com vida”, como Carl Sagan descreveu nosso planeta. Mas para planetas orbitando estrelas de baixa massa como anãs vermelhas (anãs M), a situação é muito diferente.
Sabemos que as erupções solares e as ejeções de massa coronal associadas podem ser muito prejudiciais às perspectivas de vida em exoplanetas desprotegidos. Os autores escrevem em sua introdução que “atividade telar – que inclui erupções estelares, ejeções de massa coronal (CMEs) e eventos de prótons estelares (SPEs) – tem uma profunda influência na habitabilidade de um planeta, principalmente por meio de seu efeito no ozônio atmosférico. ”
Um único clarão aqui e ali ao longo do tempo não tem muito efeito. Mas muitas anãs vermelhas apresentam queima mais frequente e prolongada.
“Nós comparamos a química atmosférica de planetas que experimentam erupções freqüentes com planetas que não experimentam erupções. A química atmosférica de longo prazo é muito diferente”, disse Howard Chen da Northwestern, o primeiro autor do estudo, em um comunicado à imprensa.
“Flares contínuos realmente conduzem a composição atmosférica de um planeta a um novo equilíbrio químico.”
Uma das coisas que a equipe examinou foi o ozônio e o efeito que os flares têm sobre ele. Aqui na Terra, nossa camada de ozônio ajuda a nos proteger da radiação ultravioleta do sol. Mas a atividade extrema de queima nas anãs vermelhas pode destruir o ozônio na atmosfera dos planetas que orbitam perto dela.
Quando os níveis de ozônio caem, um planeta fica menos protegido da radiação ultravioleta vinda de sua estrela. A poderosa radiação ultravioleta pode diminuir a possibilidade de vida.
Em seu estudo, a equipe usou modelos para ajudar a entender a queima e seus efeitos nas atmosferas de exoplanetas. Eles usaram dados de queima do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA e dados climáticos de exoplanetas de longo prazo de outros estudos. Eles encontraram alguns casos em que o ozônio persistiu, apesar da queima.
“Descobrimos que chamas estelares podem não impedir a existência de vida”, acrescentou Daniel Horton, autor sênior do estudo. “Em alguns casos, a queima não destrói todo o ozônio atmosférico. A vida na superfície ainda pode ter uma chance de lutar.”
IMAGEM: Esta figura do estudo mostra perfis verticais médios globais de espécies atmosféricas em um planeta simulado em torno de uma estrela do tipo G semelhante ao Sol. Da esquerda para a direita estão as proporções de mistura de ozônio, óxido nitroso, ácido nítrico e vapor d’água.
Os planetas que podem suportar vida, pelo menos potencialmente, podem estar em uma situação difícil. Eles devem estar próximos o suficiente de suas estrelas para evitar que sua água congele, mas não muito próximos ou eles estão muito quentes. Mas essa dança com proximidade pode expô-los a poderosos foguetes.
As anãs vermelhas são menores e mais frias do que o nosso Sol, o que significa que a zona habitável para quaisquer planetas que orbitam é menor e muito mais perto da estrela do que a Terra está do sol. Isso não apenas os expõe a chamas, mas também leva a que os planetas fiquem presos às suas estrelas.
A combinação de flareing e maré-lock pode ser ruim para as perspectivas de vida. A rotação da Terra gera sua magnetosfera protetora, mas os planetas bloqueados por maré não podem gerá-la e são amplamente desprotegidos da radiação ultravioleta estelar.
“Nós estudamos planetas orbitando dentro das zonas habitáveis de estrelas anãs M e K – as estrelas mais comuns do universo”, disse Horton.
“As zonas habitáveis ao redor dessas estrelas são mais estreitas porque as estrelas são menores e menos poderosas do que estrelas como o nosso Sol. Por outro lado, acredita-se que as estrelas anãs M e K tenham atividade de queima mais frequente do que o nosso Sol, e seus planetas bloqueados pelas marés são improvável que tenha campos magnéticos ajudando a desviar seus ventos estelares. ”
IMAGEM: Esta figura do estudo mostra como a queima estelar repetida pode alterar os gases atmosféricos em um planeta semelhante à Terra simulado em torno de uma estrela semelhante ao Sol.
Também há um lado mais positivo neste estudo. A equipe descobriu que a atividade de queima pode realmente ajudar na busca por vida.
Os flares podem facilitar a detecção de alguns gases que são biomarcadores. Nesse caso, eles descobriram que a energia da queima pode destacar a presença de gases como ácido nítrico, dióxido de nitrogênio e óxido de nitrogênio, que podem ser indicadores de processos vivos.
IMAGEM: Esta figura do estudo mostra como a erupção estelar repetida pode afetar a química atmosférica em um planeta semelhante à Terra modelado em torno de uma estrela do tipo K. Observe os níveis elevados de NO detectável, um potencial biomarcador.
“Os eventos climáticos espaciais são normalmente vistos como um prejuízo para a habitabilidade”, disse Chen.
“Mas nosso estudo mostrou quantitativamente que algum clima espacial pode realmente nos ajudar a detectar assinaturas de gases importantes que podem significar processos biológicos.”
Mas apenas alguns. Em outros casos, seu trabalho mostrou que a queima pode destruir bioassinaturas potenciais de vida anóxica.
“Embora relatemos os efeitos 3D de chamas estelares em atmosferas oxidantes, chamas fortes podem ter outros impactos inesperados nas atmosferas com condições redutoras. Por exemplo, espécies de óxido de hidrogênio derivadas de chamas estelares podem destruir bioassinaturas anóxicas importantes, como metano, sulfeto de dimetila e carbonila sulfeto, suprimindo assim suas características espectroscópicas “, relatam os autores.
Outro resultado interessante deste estudo diz respeito às magnetosferas de exoplanetas. Eles descobrem que os hiperflares podem ajudar a revelar a natureza e a extensão das magnetosferas.
“Mais especulativamente, os eventos de prótons durante os hiperflares podem revelar a existência de campos magnéticos em escala planetária, destacando regiões específicas do planeta. Ao identificar as impressões digitais do fluxo que emitem nitrogênio ou óxido de hidrogênio durante as tempestades magnéticas e / ou eventos de precipitação auroral, pode-se ser capaz de determinar a extensão geométrica das magnetosferas exoplanetárias. ”
IMAGEM: Hyperflares pode nos ajudar a entender a extensão das magnetosferas exoplaneta, identificando a extensão das impressões digitais do fluxo de óxido de nitrogênio.
Outra pesquisa recente sugeriu que exoplanetas submetidos a queima, especialmente em torno de estrelas anãs vermelhas, não são ótimos locais para procurar por vida. A atividade de queima é muito prejudicial. Mas este estudo mostra que há mais complexidade na situação.
No geral, isso mostra que a queima pode nos ajudar a detectar bioassinaturas em alguns casos. Também mostra que, embora a queima possa perturbar as atmosferas de exoplanetas, em muitos casos eles voltam ao normal. Também é um fato que estrelas de baixa massa vivem muito mais do que estrelas como o nosso Sol, o que significa que há mais tempo para a vida se desenvolver em seus planetas.
Este novo trabalho destaca o quão complicada é a busca pela vida e quantas variáveis estão envolvidas. E contém pelo menos uma surpresa. Considerando que a queima foi amplamente considerada prejudicial à habitabilidade dos exoplanetas, o fato de que pode ajudar a detectar bioassinaturas significa que há mais coisas acontecendo do que o esperado.
Essa pesquisa exigiu a cooperação de cientistas de muitas disciplinas. Ele se baseou em cientistas do clima, astrônomos, observadores e teóricos e, claro, cientistas de exoplanetas.
“Este projeto foi resultado de um fantástico esforço coletivo de equipe”, disse Eric T. Wolf, cientista planetário da CU Boulder e co-autor do estudo.
“Nosso trabalho destaca os benefícios dos esforços interdisciplinares ao investigar as condições em planetas extrasolares.”
Publicado em 17/01/2021 20h42
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