Os planetas sem estrelas para orbitar levantam questões importantes sobre a forma como evoluem e como poderá ser a habitabilidade no cosmo.
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| ILUSTRAÇÃO DE JOHN R. FOSTER, SCIENCE PHOTO LIBRARY - Os planetas errantes navegam no universo interestelar sem o calor de uma estrela. Os investigadores questionam se estes mundos ou eventuais luas que os orbitem serão capazes de albergar vida. |
Quando imaginamos um planeta, costuma haver uma estrela por perto. No nosso próprio Sistema Solar, o Sol é, possivelmente, o membro mais importante – enviando luz e calor que possibilitam a vida na Terra. Mas e se não precisássemos do Sol para sobreviver?
Em diferentes partes da galáxia, os astrónomos descobriram planetas que deambulam pelo cosmo sem a orientação de uma estrela. Estes corpos livres e flutuantes, denominados planetas errantes, contrariam o estereótipo segundo o qual são necessárias bolas grandes de gás quente para a sua existência. Agora, os cientistas estão a investigar se as estrelas serão necessárias para a nossa própria existência.
Talvez tenhamos “de nos afastar desta visão Terrocêntrica de que a vida tem de existir tal como a conhecemos”, diz Barbara Ercolano, astrofísica da Universidade de Munique Ludwig Maximilian. “Talvez [os planetas errantes] sejam a norma e estejamos a pensar neles como exóticos só porque vivemos num sistema diferente”.
Os astrónomos detectaram indícios de pelo menos 70 mundos errantes na Via Láctea, mas a nossa galáxia poderá ser o lar de 20 vezes mais planetas sem amarras do que estrelas – um número que, segundo os modelos, poderá alcançar biliões. Neste ano, os cientistas conseguiram medir com rigor a massa e a distância de um planeta errante do tamanho de Saturno que se encontra a cerca de 10.000 anos-luz da Terra, confirmando oficialmente pela primeira vez a existência de um destes sistemas sem estrela.
Novos projectos, incluindo o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, lançado pela NASA em Agosto, poderão confirmar centenas de outros. Enquanto os cientistas estudavam estes sistemas sem estrela, eles começaram a aparecer menos inóspitos, levantando a possibilidade de estes planetas – ou, mais provavelmente as luas que os orbitam – poderem suster vida.
Como os planetas se tornam errantes?
Os planetas podem tornar-se solitários de várias formas. Uma pequena parte podem ser estrelas falhadas, embora os cientistas ainda estejam a tentar compreender este processo de formação. Ercolano diz que podem ter-se formado sozinhos numa nuvem molecular fragmentada e nunca terem adquirido massa suficiente para queimar combustível no seu núcleo e se tornarem estrelas. Alguns podem pertencer a uma categoria de estrela falhada denominadaanã castanha, embora essa diferença ainda esteja a ser discutida.
No entanto, é provável que a maioria destes marginais se tenham formado como os planetas típicos costumam formar-se, em redor de uma estrela, mas tenham sido expulsos do sistema. Durante os seus primeiros milhões de anos, os planetas têm órbitas caóticas, não se deslocando necessariamente de forma uniforme em torno da sua estrela. Os planetas jovens têm mais probabilidades de interceptar a órbita de outro objecto de grandes dimensões, sendo gravitacionalmente atraídos para fora do sistema. Estes planetas têm provavelmente menos massa, sendo possivelmente do tamanho de Marte, ou encontram-se em regiões mais periféricas do seu sistema.
“Deve ter havido encontros catastróficos em todos os sistemas solares que se formaram”, diz Ercolano.
No entanto, os planetas não são expulsos à toa. As condições orbitais têm de ser adequadas. Actualmente, os planetas do nosso Sistema Solar, por exemplo, estão presos ao Sol e não têm energia suficiente para escapar à atracção gravitacional da nossa estrela.
“Só sobrevivemos todos durante tanto tempo porque as órbitas agora são muito estáveis”, diz David Dahlbüdding, outro astrofísico da Universidade de Munique Ludwig Maximilian.
Poderá um planeta albergar vida sem uma estrela?
Num dos episódios de Caminho das Estrelas, os membros da tripulação aterram num planeta numa região sem estrelas – mas com árvores e uma atmosfera semelhante à da Terra. Até existem indícios de água.
“Um dos ingredientes essenciais para a vida é, evidentemente, água líquida”, diz Dahlbüdding. “Para haver água líquida, é necessário haver calor suficiente para a manter líquida.” Dahlbüdding, Ercolano e os seus colegas examinaram recentemente a habitabilidade de um planeta errante com luas num artigo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Ao contrário do planeta do Caminho das Estrelas, não é provável que um planeta errante consiga manter-se suficientemente quente à superfície para permitir a nossa vida ou albergar água em estado líquido. A maior parte do seu calor teria existido durante a sua formação, dissipando-se rapidamente.
Os cientistas têm discutido outras teorias. Um planeta rochoso poderá aquecer aquando do decaimento de elementos radioactivos no seu interior e libertar energia como uma panela de cozedura lenta – permitindo, potencialmente, a existência de água líquida abaixo da superfície. Um planeta com o interior líquido também dispersaria calor até à superfície através da convecção, tal como acontece com a água numa chaleira.
“Estas possibilidades têm sido especuladas, mas não tenho conhecimento de nenhum estudo que tenha avaliado todas essas possibilidades de forma sistemática”, diz Ercolano. “Acho que não devemos excluir a possibilidade de haver condições habitáveis no planeta.”
Segundo os modelos, há mais probabilidades de encontrarmos um lar numa lua que orbite o planeta. Dahlbüdding diz que, quando um planeta errante é expulso de um sistema, as suas luas também podem ser ejectadas com uma órbita altamente elíptica. Alguns desses corpos lunares podem ser tão grandes como a Terra.
As luas podem gerar calor internamente através de um processo conhecido como aquecimento de maré – algo semelhante a apertar rapidamente uma bola de exercício. Uma vez que uma lua tem uma órbita irregular em volta do planeta errante, o planeta exerce forças gravitacionais diferentes. As forças gravitacionais são mais fortes quando a lua está perto do planeta e mais fracas quando se encontra mais longe, contraindo o seu interior e transformando a energia orbital em calor.
Isto acontece na nossa própria vizinhança cósmica. Vejamos o caso de Io, uma das luas de Júpiter. Júpiter aperta e aquece Io com tanta violência que as suas entranhas irrompem à superfície. Consequentemente, Io é o corpo com mais actividade vulcânica do nosso Sistema Solar, não sendo adequado para a vida humana.
“Queremos muito aquecimento de maré para manter a água líquida, mas também não queremos demasiado… porque depois a energia dissipa-se muito mais depressa”, diz Dahlbüdding. “Não é possível manter estas condições ao longo de escalas temporais suficientemente longas para a vida poder, eventualmente, evoluir.”
Nessas condições ideais, porém, Dahlbüdding e os seus colegas descobriram que o aquecimento de maré pode gerar calor suficiente para impedir que a água existente à superfície congele num espaço sem luz solar.
Poderá um planeta errante manter a vida quente?
Gerar calor é apenas parte do puzzle. Um mundo habitável precisa de reter esse calor.
Na Terra, o dióxido de carbono da atmosfera retém o calor através do efeito de estufa, mas uma atmosfera rica em dióxido de carbono não é tão eficaz num ambiente muito mais frio, nomeadamente sem uma estrela nas proximidades. O composto condensa-se sob a forma líquida e perde muita da sua capacidade para reter o calor em ambientes congelantes.
Em vez disso, Dahlbüdding e os seus colegas apresentaram um modelo de atmosfera cheio de moléculas de hidrogénio que poderiam ter estado presentes quando a lua se formou ou terem sido criadas posteriormente por processos químicos. Essas moléculas absorveram radiação térmica quando colidiram entre si. A equipa descobriu que a atmosfera, juntamente com o aquecimento por marés, pode reter eficazmente o calor durante 4.300 milhões de anos, dependendo da pressão à superfície, e até permitir a existência de água em estado líquido na superfície.
Com efeito, a vida na Terra poderá ter começado com uma atmosfera rica em hidrogénio. O impacto de meteoritos pode ter produzido muito hidrogénio, que teria dado origem a água e amónia – ingredientes úteis para a vida. Alguns estudos sugerem que o último antepassado universal comum – basicamente, o organismo a partir do qual toda a vida existente na Terra evoluiu – poderá ter utilizado hidrogénio como fonte de energia.
“Não estamos meramente a descobrir como serão esses outros planetas, mas também a aprender sobre nós próprios, a nossa própria história”, diz Andrew Gould, astrónomo da Ohio State University.
Como encontrar um planeta errante
Descobrir mais planetas errantes poderá ajudar a responder a algumas destas perguntas, mas estes planetas são mais difíceis de detectar do que os exoplanetas comuns que giram em torno de estrelas (cujo número excede os 6.000). Imagine tentar encontrar um objecto em milhões de quilómetros de escuridão sem uma lanterna. Esse desafio aparentemente impossível transformou a descoberta de planetas errantes num acontecimento fortuito.
No início da década de 2000, cientistas que examinavam os céus em busca de objectos pálidos encontraram, pela primeira vez, planetas sem estrelas. Até à data não foi detectada nenhuma lua em redor de um planeta livre.
Os cientistas encontram a maioria das evidências sobre planetas errantes quando estes aumentam brevemente a luz de uma estrela distante, com a qual não têm qualquer relação, ao passarem à sua frente – uma técnica chamada microlente gravitacional. No entanto, estes alinhamentos são raros e podem durar poucas horas ou dias.
As redes de telescópios terrestres detectam estes pontos luminosos, mas têm de competir com o clima, a luz do dia, a distorção atmosférica e lacunas na recolha de dados. Mas a nossa sorte pode estar prestes a mudar. O novo telescópio Nancy Grace Roman, da NASA, irá detectar microlentes gravitacionais com um campo de visão cem vezes superior ao do Telescópio Espacial Hubble e examinar diferentes locais a cada 12 minutos. Poderá encontrar até 400 planetas errantes do tamanho da Terra.
A proposta de missão chinesa Earth 2.0, agendada para 2028, também planeia examinar dezenas de milhões de estrelas no centro da Via Láctea e detectar potencialmente outras centenas de planetas errantes. E o Extremely Large Telescope, um observatório situado no Chile que deverá começar a funcionar em 2029, poderá acompanhar quaisquer candidatos descobertos, examinando a sua temperatura, atmosfera e composição química.
Quanto a visitar um planeta errante, “eventualmente, as pessoas irão lançar foguetes e ir até lá”, diz Gould. Mas, por enquanto, isso pertence ao reino da ficção científica. “Para chegar a esses planetas… a um décimo da velocidade de luz, demoraríamos 100.000 anos, por isso obter mais informação é um projecto de longo prazo”, afirma.
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