O que faz um planeta rochoso semelhante à Terra?
Astrônomos e geocientistas uniram forças usando dados do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) para estudar a mistura de elementos em estrelas hospedeiras de exoplanetas e para considerar o que isso revela sobre seus planetas.
Em resultados apresentados hoje na reunião da American Astronomical Society (AAS) em Grapevine, Texas, a astrônoma Johanna Teske explicou que “nosso estudo combina novas observações de estrelas com novos modelos de interiores planetários. Queremos entender melhor a diversidade de composições e estruturas de exoplanetas pequenas e rochosas - qual a probabilidade de elas terem placas tectônicas ou campos magnéticos? ”
Planetas do tamanho da Terra foram encontrados ao redor de muitas estrelas - mas o tamanho da Terra não significa necessariamente o tipo da Terra. Alguns desses planetas do tamanho da Terra foram encontrados em órbitas de estrelas com composições químicas bem diferentes do nosso Sol, e essas diferenças na química podem ter consequências importantes.
“Queremos entender melhor a diversidade da composição e estrutura dos exoplanetas pequenos e rochosos - qual a probabilidade de eles terem placas tectônicas ou campos magnéticos?”Johanna Teske
Os astrônomos do Sloan Digital Sky Survey fizeram essas observações usando o espectrógrafo APOGEE (Observatório de Evolução Galáctica do Apache Point) no telescópio de 2,5 m da Sloan Foundation no Apache Point Observatory, no Novo México. Este instrumento coleta luz na parte do infravermelho próximo do espectro eletromagnético e o dispersa, como um prisma, para revelar assinaturas de diferentes elementos nas atmosferas de estrelas. Uma fração das quase 200.000 estrelas pesquisadas pelo APOGEE se sobrepõe à amostra de estrelas alvo da missão Kepler da NASA, que foi projetada para encontrar planetas potencialmente semelhantes à Terra. O trabalho apresentado hoje concentra-se em noventa estrelas de Kepler que mostram evidências de hospedar planetas rochosos, e que também foram pesquisados pelo APOGEE.
Em particular, Teske e seus colegas apresentaram sistemas solares ao redor das estrelas Kepler 102 e Kepler 407. O Kepler 102 é ligeiramente menos luminoso que o Sol e tem cinco planetas conhecidos; O Kepler 407 é uma estrela quase idêntica em massa ao Sol e hospeda pelo menos dois planetas, um com uma massa menor que 3 massas terrestres.
“Olhando para esses dois sistemas de exoplanetas em particular”, explica Teske, “determinamos que o Kepler 102 é como o Sol, mas o Kepler 407 tem muito mais silício”.
Para entender o que muito mais silício pode significar para os planetas ao redor do Kepler 407, os astrônomos procuraram ajuda em geofísicos. Cayman Unterborn, da Universidade Estadual do Arizona, publicou modelos computacionais de formação planetária. “Pegamos as composições de estrelas encontradas pelo APOGEE e modelamos como os elementos se condensaram em planetas em nossos modelos. Descobrimos que o planeta ao redor do Kepler 407, que chamamos de "Janet", provavelmente seria rico em granada mineral. O planeta ao redor do Kepler 102, que chamamos de 'Olive', provavelmente é rico em olivina, como a Terra. ”
Essa diferença aparentemente pequena nos minerais pode ter grandes consequências para Janet e Olive. A granada é um mineral mais rígido do que a olivina, por isso flui mais lentamente. Unterborn explica que isso significa que um planeta de granada como Janet teria muito menos probabilidade de ter placas tectônicas de longo prazo. "Para sustentar a tectônica de placas em escalas de tempo geológicas, um planeta deve ter a composição mineral correta", diz Unterborn.
“Sem esses processos geológicos, a vida pode não ter tido a chance de evoluir na Terra”.Wendy Panero
Acredita-se que a tectônica de placas seja essencial para a vida na Terra, por causa de como vulcões e cristas oceânicas reciclam elementos entre a crosta e o manto da Terra. Esta reciclagem regula a composição da nossa atmosfera. Wendy Panero, da Escola de Ciências da Terra da Universidade Estadual de Ohio, diz que “sem esses processos geológicos, a vida pode não ter tido a chance de evoluir na Terra.” Determinar a probabilidade de tais processos geológicos em outros planetas ajudará a distinguir quais são os melhores alvos para futuras missões em busca de sinais de vida. "Se estamos procurando uma agulha", diz Panero, "por que não começar na caixa de costura?"
O próximo passo na pesquisa da equipe é estender este estudo para todas as estrelas observadas pelo APOGEE que hospedam pequenos planetas. Essa extensão permitiria aos astrônomos mapear uma gama mais ampla de composições e estruturas planetárias para encontrar as mais prováveis de serem semelhantes à Terra em seu conteúdo mineral. Teske conclui: “Como aprendemos mais sobre a Terra, aprendemos sobre quantas peças se juntam para torná-lo habitável. Quantas vezes os exoplanetas terão essa sorte?
Astrônomos e geocientistas uniram forças usando dados do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) para estudar a mistura de elementos em estrelas hospedeiras de exoplanetas e para considerar o que isso revela sobre seus planetas.
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Representação artística de composições interiores de planetas
ao redor das estrelas Kepler 102 e Kepler 407
A imagem mostra quais minerais são susceptíveis
de ocorrer várias profundidades diferentes.
O Kepler 102 é parecido com a Terra,
dominado por minerais de olivina, enquanto
o Kepler 407 é dominado por granada, portanto,
é menos provável que tenha placas tectônicas.
Crédito de imagem: Robin Dienel, Carnegie DTM
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Planetas do tamanho da Terra foram encontrados ao redor de muitas estrelas - mas o tamanho da Terra não significa necessariamente o tipo da Terra. Alguns desses planetas do tamanho da Terra foram encontrados em órbitas de estrelas com composições químicas bem diferentes do nosso Sol, e essas diferenças na química podem ter consequências importantes.
“Queremos entender melhor a diversidade da composição e estrutura dos exoplanetas pequenos e rochosos - qual a probabilidade de eles terem placas tectônicas ou campos magnéticos?”Johanna Teske
Os astrônomos do Sloan Digital Sky Survey fizeram essas observações usando o espectrógrafo APOGEE (Observatório de Evolução Galáctica do Apache Point) no telescópio de 2,5 m da Sloan Foundation no Apache Point Observatory, no Novo México. Este instrumento coleta luz na parte do infravermelho próximo do espectro eletromagnético e o dispersa, como um prisma, para revelar assinaturas de diferentes elementos nas atmosferas de estrelas. Uma fração das quase 200.000 estrelas pesquisadas pelo APOGEE se sobrepõe à amostra de estrelas alvo da missão Kepler da NASA, que foi projetada para encontrar planetas potencialmente semelhantes à Terra. O trabalho apresentado hoje concentra-se em noventa estrelas de Kepler que mostram evidências de hospedar planetas rochosos, e que também foram pesquisados pelo APOGEE.
Em particular, Teske e seus colegas apresentaram sistemas solares ao redor das estrelas Kepler 102 e Kepler 407. O Kepler 102 é ligeiramente menos luminoso que o Sol e tem cinco planetas conhecidos; O Kepler 407 é uma estrela quase idêntica em massa ao Sol e hospeda pelo menos dois planetas, um com uma massa menor que 3 massas terrestres.
“Olhando para esses dois sistemas de exoplanetas em particular”, explica Teske, “determinamos que o Kepler 102 é como o Sol, mas o Kepler 407 tem muito mais silício”.
Para entender o que muito mais silício pode significar para os planetas ao redor do Kepler 407, os astrônomos procuraram ajuda em geofísicos. Cayman Unterborn, da Universidade Estadual do Arizona, publicou modelos computacionais de formação planetária. “Pegamos as composições de estrelas encontradas pelo APOGEE e modelamos como os elementos se condensaram em planetas em nossos modelos. Descobrimos que o planeta ao redor do Kepler 407, que chamamos de "Janet", provavelmente seria rico em granada mineral. O planeta ao redor do Kepler 102, que chamamos de 'Olive', provavelmente é rico em olivina, como a Terra. ”
Essa diferença aparentemente pequena nos minerais pode ter grandes consequências para Janet e Olive. A granada é um mineral mais rígido do que a olivina, por isso flui mais lentamente. Unterborn explica que isso significa que um planeta de granada como Janet teria muito menos probabilidade de ter placas tectônicas de longo prazo. "Para sustentar a tectônica de placas em escalas de tempo geológicas, um planeta deve ter a composição mineral correta", diz Unterborn.
“Sem esses processos geológicos, a vida pode não ter tido a chance de evoluir na Terra”.Wendy Panero
Acredita-se que a tectônica de placas seja essencial para a vida na Terra, por causa de como vulcões e cristas oceânicas reciclam elementos entre a crosta e o manto da Terra. Esta reciclagem regula a composição da nossa atmosfera. Wendy Panero, da Escola de Ciências da Terra da Universidade Estadual de Ohio, diz que “sem esses processos geológicos, a vida pode não ter tido a chance de evoluir na Terra.” Determinar a probabilidade de tais processos geológicos em outros planetas ajudará a distinguir quais são os melhores alvos para futuras missões em busca de sinais de vida. "Se estamos procurando uma agulha", diz Panero, "por que não começar na caixa de costura?"
O próximo passo na pesquisa da equipe é estender este estudo para todas as estrelas observadas pelo APOGEE que hospedam pequenos planetas. Essa extensão permitiria aos astrônomos mapear uma gama mais ampla de composições e estruturas planetárias para encontrar as mais prováveis de serem semelhantes à Terra em seu conteúdo mineral. Teske conclui: “Como aprendemos mais sobre a Terra, aprendemos sobre quantas peças se juntam para torná-lo habitável. Quantas vezes os exoplanetas terão essa sorte?