Atmosfera Semelhante à Terra Pode Não Sobreviver à Órbita de Proxima b

Proxima b , um planeta do tamanho da Terra, mesmo fora do nosso sistema solar, na zona habitável da sua estrela, pode não ser capaz de controlar a sua atmosfera, deixando a superfície exposta à radiação estelar prejudicial e reduzindo o seu potencial de habitabilidade.

Proxima bA apenas quatro anos-luz de distância, o Proxima b é o nosso vizinho extra-solar conhecido mais próximo. No entanto, devido ao fato de que não foi visto cruzando na frente de sua estrela hospedeira, o exoplaneta ilude o método usual para aprender sobre sua atmosfera. Em vez disso, os cientistas precisam confiar em modelos para entender se o exoplaneta é habitável.

Um desses modelos de computador considerou o que aconteceria se a Terra orbitasse Proxima Centauri, nosso vizinho estelar mais próximo e a estrela hospedeira de Proxima b, na mesma órbita de Proxima b. O estudo da NASA, publicado em 24 de julho de 2017, no The Astrophysical Journal Letters , sugere que a atmosfera da Terra não sobreviveria em estreita proximidade com a violenta anã vermelha.

"Decidimos pegar o único planeta habitável que conhecemos até agora - a Terra - e colocá-lo onde Proxima b é", disse Katherine Garcia-Sage, cientista espacial do Centro de Vôos Espaciais Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, e principal autor do estudo. o estudo. A pesquisa foi apoiada pela coalizão NExSS da NASA - liderando a busca por vida em planetas além do nosso sistema solar - e o Instituto de Astrobiologia da NASA.

infográfico descrevendo fatores que contribuem para a capacidade de um planeta de sustentar a vida
Em sua órbita, o exoplaneta Proxima b provavelmente
não poderia sustentar uma atmosfera semelhante à da Terra.
Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA / Mary Pat Hrybyk-Keith
Só porque a órbita de Proxima b está na zona habitável , que é a distância de sua estrela hospedeira onde a água pode se acumular na superfície de um planeta, não significa que ela seja habitável. Não leva em conta, por exemplo, se a água realmente existe no planeta, ou se uma atmosfera poderia sobreviver nessa órbita. As atmosferas também são essenciais para a vida como a conhecemos: ter a atmosfera certa permite a regulação do clima, a manutenção de uma pressão superficial favorável à água, a proteção contra condições climáticas perigosas e a carcaça de blocos de construção químicos da vida.

Garcia-Sage e o modelo de computador de seus colegas usaram a atmosfera da Terra, campo magnético e gravidade como proxies para Proxima b's. Eles também calcularam quanto a Proxima Centauri produz em média, com base nas observações do Chandra X-ray Observatory da NASA .

Com esses dados, seu modelo simula como a radiação intensa da estrela hospedeira e a queima freqüente afetam a atmosfera do exoplaneta.

"A questão é: quanto da atmosfera é perdido e com que rapidez esse processo ocorre?", Disse Ofer Cohen, cientista espacial da Universidade de Massachusetts, Lowell, e co-autor do estudo. "Se estimarmos esse tempo, podemos calcular quanto tempo leva a atmosfera para escapar completamente - e comparar isso com a vida do planeta."

A estrela anã vermelha ativa como Proxima Centauri retira a atmosfera quando a radiação ultravioleta extrema de alta energia ioniza gases atmosféricos, eliminando elétrons e produzindo uma faixa de partículas eletricamente carregadas. Nesse processo, os elétrons recém-formados ganham energia suficiente para que possam rapidamente escapar da gravidade do planeta e correr para fora da atmosfera.

Cargas opostas se atraem, assim como mais elétrons carregados negativamente deixam a atmosfera, eles criam uma poderosa separação de carga que puxa íons carregados positivamente junto com eles, para o espaço.

Na zona habitável de Proxima Centauri, Proxima b encontra surtos de radiação ultravioleta extrema centenas de vezes maior do que a da Terra. Essa radiação gera energia suficiente para remover não apenas as moléculas mais leves - o hidrogênio - mas 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 a atmosfera semelhante à Terra até 10.000 vezes mais rápido do que o que acontece na Terra.

"Este foi um cálculo simples baseado na atividade média da estrela-mãe", disse Garcia-Sage. "Ele não considera variações como aquecimento extremo na atmosfera da estrela ou violentos distúrbios estelares no campo magnético do exoplaneta - coisas que esperamos fornecer ainda mais radiação ionizante e escape atmosférico."

Para entender como o processo pode variar, os cientistas analisaram dois outros fatores que exacerbam a perda atmosférica. Primeiro, eles consideraram a temperatura da atmosfera neutra, chamada termosfera. Eles descobriram que quando a termosfera se aquece com mais radiação estelar, o escape atmosférico aumenta.

Os cientistas também consideraram o tamanho da região sobre a qual ocorre a fuga atmosférica, chamada de calota polar. Os planetas são mais sensíveis a efeitos magnéticos em seus pólos magnéticos. Quando as linhas do campo magnético nos pólos estão fechadas, a calota polar é limitada e as partículas carregadas permanecem presas perto do planeta. Por outro lado, uma fuga maior ocorre quando as linhas do campo magnético estão abertas, fornecendo uma rota unidirecional para o espaço.

"Este estudo analisa um aspecto subestimado da habitabilidade, que é a perda atmosférica no contexto da física estelar", disse Shawn Domagal-Goldman, cientista espacial Goddard não envolvido no estudo. "Os planetas têm vários sistemas de interação diferentes e é importante garantir que incluamos essas interações em nossos modelos".

Os cientistas mostram que com as temperaturas mais altas da termosfera e um campo magnético completamente aberto, o Proxima b poderia perder uma quantidade igual à totalidade da atmosfera da Terra em 100 milhões de anos - isso é apenas uma fração dos 4 bilhões de anos do Proxima b até agora. Quando os cientistas assumiram as temperaturas mais baixas e um campo magnético fechado, essa massa escapou por mais de 2 bilhões de anos.

"As coisas podem ficar interessantes se um exoplaneta se agarre à sua atmosfera, mas as taxas de perda atmosférica do Proxima b aqui são tão altas que a habitabilidade é implausível", disse Jeremy Drake, astrofísico do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e co-autor do estudo. estude. "Isso questiona a habitabilidade dos planetas em torno dessas anãs vermelhas em geral."

Anãs vermelhas como a Proxima Centauri ou a estrela TRAPPIST-1 são frequentemente alvo de caça a exoplanetas , porque são as estrelas mais legais, menores e mais comuns na galáxia. Por serem mais frios e mais escuros, os planetas precisam manter órbitas apertadas para que a água líquida esteja presente.

Mas a menos que a perda atmosférica seja neutralizada por algum outro processo - como uma grande quantidade de atividade vulcânica ou bombardeio de cometas - essa proximidade, que os cientistas estão descobrindo com mais frequência, não é promissora para a sobrevivência ou sustentabilidade de uma atmosfera.

Referência de informação

Atmosfera Semelhante à Terra Pode Não Sobreviver à Órbita de Proxima b

The article is a translation of the content of this work » English, An Earth-like Atmosphere May Not Survive Proxima b’s Orbit, Nasa
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