De planetas distantes e luas próximas

Que tempos estamos vivendo! Com apenas duas semanas de intervalo, a revista Science publicou, em abril de 2014, dois artigos que elevaram a jovem disciplina da Astrobiologia (ou Exobiologia) a um novo e inédito patamar de realismo. Em 4 de abril apareceu a hipótese [1], bem fundamentada até este ponto, de que existiria um oceano de água líquida aprisionado sob a espessa capa de dezenas de quilômetros de gelo em Encélado, uma das luas de Saturno, o gigante dos anéis (uma lua que, aliás, passeia no meio de um desses anéis!). Em 18 de abril comunicou-se a descoberta de um planeta “certo” no “lugar certo”pelo telescópio espacial Kepler que opera em órbita do Sol: Kepler-186f [2] é o primeiro candidato ideal a abrigar vida como a que conhecemos.

(versão ampliada da coluna Observatório publicada por Jorge Quillfeldt

na Scientific American Brasil deste mês de junho de 2014)

O que une esses dois achados é nada menos que a regra central da astrobiologia, que pode-se resumir na frase “Encontre a Água”. Como até o momento não se encontrou nenhuma evidência de vida extraterrestre e/ou de origem independente da nossa, muitos criticam esta área de investigações por não possuir um real “objeto de estudo”. Trata-se, porém, de um equívoco epistemológico, pois hipóteses bem construídas justificam plenamente a procura por seus “objetos”: por exemplo, as ondas gravitacionais, previstas por Einstein em 1916, só começaram a se “materializar” várias décadas mais tarde, e a primeira detecção direta – ainda em discussão - pode te-se dado apenas em 2014, 98 anos depois! Neste sentido, a hipótese astrobiológica é ainda bastante jovem.

Encélado, descoberto em 1789, é a 6a maior lua de Saturno, e pouco se sabia dele até ser visitado pelas sondas Voyager nos anos 1980. Desde então sabe-se que tem 500 Km de diâmetro e reflete a maior parte da luz incidente por tratar-se de uma superfície de puro gelo, com antigas regiões craterizadas e terrenos

mais recentes, com deformações tectônicas. Vinte e cinco anos mais tarde, essa lua gelada está sendo escrutinada regularmente pela sonda Cassini, que estuda Saturno e suas luas, e foi em 2005 que um sobrevôo registrou três géiseres projetando-se do pólo sul, região que possui menos crateras e parece mais ativa geologicamente: isso sugere a existência de um bolsão de água líquida sob o gelo, possivelmente derretida pelo aquecimento geotérmico causado pela maré gravitacional exercida por Saturno. O mecanismo foi demonstrado para as luas de Júpiter, como Io, que tem vulcões ativos, e Europa, uma lua de gelo com dimensões similiares a nossa Lua, e que se crê possuir um oceano global sob o gelo. Sucessivos sobrevôos detectaram pelo menos três “pontos quentes” (relativos às temperaturas naquela distância do Sol, da ordem de 200 graus negativos!), de onde emergem os jatos de vapor d´água, além de detectar a presença de sais – que sugerem que a água de origem tem contato com uma superfícia rochosa - e moléculas como H2, CO2, CH4, HCN e NH3: com isso, Encélado é o único corpo do Sistema Solar – fora a Terra - que reúne, no momento, as quatro condições básicas para a habitabilidade, que são a presença de água líquida, carbono, nitrogênio e energia.

A recente detecção de um oceano líquido sob o gelo do hemisfério sul de Encélado deu-se, por ora, apenas indiretamente. Utilizando-se simplesmente os sinais de rádio enviado pela sonda à Terra, media-se qualquer mínima variação de frequência durante os sobrevôos da sonda sobre diferentes regiões da lua: a atração gravitacional, proporcional à massa, produz pequena inflexão na btrajetória da Cassini e o sinal de rádio mostra isso pela variação de frequência, ou seja, ocorre um Efeito Doppler. A sensibilidade da Cassini permitiu descobrir uma assimetria entre os pólos norte e o sul de Encélado cuja única explicação seria a presença de um manancial de água líquida – que é mais densa que o gelo – no sul, com dimensões comparáveis ao Lago Superior no Canadá, que abriga 10% de toda água doce do planeta. Haverá vida microscópica sob o manto de dezenas de Km de gelo, como existem comunidades de microorganismos junto às fumarolas submarinas, géiseres localizados no fundo dos oceanos? Quem sabe.

Kepler-186f é um exoplaneta que orbita uma estrela distante 492 anos-luz da Terra, e o primeiro a cumprir dois requisitos-chave, (a) dimensões semelhantes à da Terra e (b) órbita a uma distância que

permita haver água líquida em sua superfície – a chamada Zona de Habitabilidade. Trata-se de uma faixa de distâncias em que a quantidade de energia irradiada pela estrela é suficiente pra manter a água na fase líquida, desde, que, claro, exista uma atmosfera, pois o estado físico da água depende tanto da temperatura quanto da pressão. Como sua estrela é uma anã vermelha da classe M1, sua luminosidade é 25 vezes menor que a do Sol (classe G2 V), de modo que para receber a quantidade certa de calor, é preciso estar mais perto da fonte, É um princípio que qualquer bom assador de churrasco conhece: longe demais, frio demais (a água congela), perto demais, quente demais (a água vaporiza).

Este novo planeta foi detectado pela técnica do trânsito, na qual se mede a queda no brilho da estrela quando o mesmo transita diante de seu disco. Com tais dados, pode-se estimar seu tamanho e sua órbita, mas não a massa nem a densidade: o raio é apenas 11% maior que o terrestre e seu “ano” dura cerca de 130 dias, orbitando sua estrela, porém, a uma distância menor que a de Mercúrio ao sol! Perto demais significa perigoso demais: além da possível rotação aprisionada, que afeta dramaticamente o clima, sua superfície seria constantemente castigada por flares e outras turbulências na superfície da estrela. E há pelo menos outros quatro planetas de dimensões similares neste sistema, orbitando ainda mais próximos ao astro, mas somente Kepler-186f está na Zona de Habitabilidade. Dito assim, esse exoplaneta não parece assim tão “habitável”, mas esse é apenas o primeiro de muitos achados que virão logo mais.

O Telescópio Espacial Kepler examinou atentamente cerca de 145 mil estrelas em uma pequena região na Constelação do Cisne (imagine quanto falta observar só em nossa galáxia!) e já confirmou 961 exoplanetas em 76 sistemas planetários, praticamente dobrando o número total de exoplanetas conhecidos desde que estes foram descobertos em 1995. Resta analisar outros 3000 candidatos, e certamente haverão muitos exoplanetas semelhantes à Terra em termos de tamanho e distância ao astro. Esta é a realidade da astronomia atual, na qual conseguimos acumular dados de qualidade mais rapidamente que podemos analisá-los e interpretá-los.

Esses dois achados estupendos só foram possíveis em função da moderna astronáutica, que permitiu posicionar nossos “sentidos” em diferentes pontos do sistema solar e examiná-lo dentro e fora. Encélado, devido aos geyseres que jorram água, minerais e moléculas orgânicas no espaço, pode ser a melhor opção para uma futura missão astrobiológica de coleta de amostras, ou mesmo para estudo in loco, concorrendo com vantagens com outros três candidatos, Europa (4a maior lua de Júpiter), Titã (maior lua de Saturno) e Marte. É quase certo que lá estaremos nos próximos anos. Já Kepler-186f, por mais que esse gêmeo galáctico, iluminado por um eficiente porém eterno crepúsculo avermelhado, incendeie nossos sonhos, visitá-lo está fora de cogitação sob qualquer cenário tecnológico atualmente concebível. Mesmo assim, já se está “escutando” as emissões de rádio daquele ponto do céu através da Rede de Rádiotelescópio Allen, afinal, por que não fazê-lo? Haverá alguma mensagem de rádio de algum organismo inteligente vivendo em Kepler-186f, enviada há 492 anos atrás, quando ainda engatinhávamos pelos oceanos da Terra? Sonhar não custa. Foram sonhos como este que nos levaram a enxergar tão longe, e talvez nos permitam obter conhecimentos que ultrapassem nossos mais insanos devaneios.

Jorge A Quillfeldt
Scientific American Brasil

Junho de 2014

REFERÊNCIAS CITADAS:
(1) Iess, L.;  Stevenson, D. J.; Parisi, M.; Hemingway, D.;  Jacobson, R.A.; Lunine, J.I.;  Nimmo, F.;  Armstrong, J.W.; Asmar, S.W.; Ducci1, M.;  Tortora, P. (2014-04-04). "The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus". Science 344 (6179): 78–80.
(2) Quintana, E. V.; Barclay, T.; Raymond, S. N.; Rowe, J. F.; Bolmont, E.; Caldwell, D. A.; Howell, S. B.; Kane, S. R.; Huber, D.; Crepp, J. R.; Lissauer, J. J.; Ciardi, D. R.; Coughlin, J. L.; Everett, M. E.; Henze, C. E.; Horch, E.; Isaacson, H.; Ford, E. B.; Adams, F. C.; Still, M.; Hunter, R. C.; Quarles, B.; Selsis, F. (2014-04-18). "An Earth-Sized Planet in the Habitable Zone of a Cool Star". Science 344 (6181): 277–280.