Exoplanetas. A busca por corpos celestes além do nosso sistema solar

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Vídeo: TED – Ideas Worth Spreading

Tradução: Nadja Nathan. Revisão: Fernando Gonçalves

 

Sara Seager é uma importante especialista em planetas que existem em outros sistemas solares, os assim chamados exoplanetas. Sua pesquisa astronômica levou à descoberta, pela primeira vez, de uma atmosfera envolvendo um planeta que orbita uma outra estrela. Ela agora se dedica à caça de um gêmeo da Terra: um exoplaneta que apresente condições idênticas ou pelo menos muito semelhantes ao nosso.

Seus projetos de pesquisa, alguns deles já em desenvolvimento, incluem telescópios instalados em nanosatélites.

Vídeo:

 

Tradução integral da palestra de Sara Seager proferida no TED:

Estou aqui para falar sobre a busca real pela vida alienígena. Não os humanoides verdes chegando em OVNIs brilhantes, apesar de que isto seria muito legal, mas a busca por planetas orbitando estrelas distantes.

Cada estrela no céu é um Sol. E se o nosso Sol tem planetas, Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, etc, claro que outras estrelas também devem ter, e elas têm. Nas últimas duas décadas, astrônomos encontraram milhares de exoplanetas.

Nosso céu noturno está, literalmente, repleto de exoplanetas. Sabemos, estatisticamente, que cada estrela tem pelo menos um planeta. E a busca por planetas e, no futuro, planetas que possam ser como a Terra, poderá ajudar a resolver umas das questões mais surpreendentes e misteriosas que a humanidade enfrenta há séculos: “Por que estamos aqui?" "Por que o nosso Universo existe?" "Como a Terra se formou e evoluiu?" "Como e por que a vida surgiu e povoou nosso planeta?" A segunda questão que refletimos muito é: "Estamos sós?" "Existe vida lá fora?" "Quem está lá?" Bom, viemos debatendo isto há milhares de anos, desde o tempos dos filósofos gregos. Mas estou aqui para lhes dizer que estamos perto de encontrar a resposta para esta questão. Pela primeira vez na história da humanidade, isto está ao nosso alcance.

 

 

Quando penso nas possibilidades de vida fora da Terra, penso no fato de que o nosso Sol é apenas uma de muitas estrelas. Esta foto é de uma galáxia real, achamos que a Via Láctea se parece com esta galáxia, uma coleção de estrelas agrupadas. Mas o nosso Sol é uma das centenas de bilhões de estrelas, e a nossa galáxia, a Via Láctea, é uma das centenas de bilhões de galáxias. Sabendo que os pequenos planetas são bem comuns, é só fazer as contas. E existem tantas estrelas e planetas que, certamente, deve haver vida em algum lugar por lá. Os biólogos ficam furiosos comigo quando falo assim, porque ainda não temos prova evidente de vida fora da Terra.

Bem, se pudéssemos ver nossa galáxia do lado de fora e ampliar onde está o Sol, veríamos um mapa real das estrelas. As estrelas em destaque são as com exoplanetas conhecidos. Isto é apenas a ponta do iceberg. Aqui, esta animação está ampliando nosso sistema solar. E aqui se vêem os planetas e também as espaçonaves orbitando o Sol. Se imaginarmos a Costa Oeste da América do Norte, e observarmos o céu noturno, isto é o que se vê numa noite de primavera. Dá para ver as constelações sobrepostas e, de novo, muitas estrelas com planetas. Há uma marca especial do céu onde existem milhares de planetas.

Aqui é onde o telescópio espacial Kepler se concentrou por muitos anos. Vamos ampliar e observar um dos meus exoplanetas favoritos. Esta estrela chama-se Kepler-186f. É um sistema de cerca de cinco planetas. Aliás, não sabemos quase nada sobre a maioria desses exoplanetas. Sabemos da sua dimensão, das órbitas e coisas assim. Mas há um planeta muito especial aqui chamado Kepler-186f. Ele está numa zona não muito distante da estrela, então a temperatura pode ser perfeita para vida. Aqui, a ideia do artista é apenas aumentar o zoom e mostrar como o planeta seria.

 

 

Muita gente tem uma visão romântica sobre os astrônomos: eles se dirigem ao topo de uma montanha solitária e observam o maravilhoso céu noturno através de um grande telescópio. Mas nós trabalhamos com computadores, como todo mundo, e recebemos os dados por e-mail ou baixando-os de um banco de dados. Então, em vez de falar com vocês sobre a entediante natureza dos dados e análises e os complexos modelos de computadores que fazemos, tenho uma forma diferente de explicar algumas coisas sobre os exoplanetas. 

Aqui temos um pôster de viagem: "Kepler-186f: Onde a grama é sempre mais vermelha no outro lado." Isto porque o Kepler-186f orbita uma estrela vermelha, e estávamos especulando que talvez as plantas lá, se é que há vegetação, que fazem fotossíntese, têm pigmentos diferentes e parecem ser vermelhas. "Desfrute da gravidade no HD 40307g, uma super Terra." Este planeta é maior que a Terra, e a gravidade na superfície é maior. "Relaxe no Kepler-16b, onde sua sombra está sempre acompanhada." (Risos) Sabemos de dezenas de planetas que orbitam duas estrelas, e talvez haja muitos mais. Se fôssemos visitar um desses planetas, veríamos dois pores-do-Sol e teríamos duas sombras. Então a ficção científica está certa: Tatooine de "Guerra nas Estrelas". E tenho outros exoplanetas favoritos, sobre os quais quero falar. Este aqui é Kepler-10b, é um planeta muito quente. A órbita dele é 50 vezes mais próxima em relação à sua estrela do que a Terra em relação ao Sol. E, na verdade, é tão quente, que não podemos visitar estes planetas, mas se pudéssemos, derreteríamos antes de chegarmos lá. A superfície é tão quente que pode derreter rochas, e há lagos de lava líquida. 

Gliese 1214b. Sabemos a massa e o tamanho deste planeta; e que a sua densidade é relativamente baixa. É um pouco quente. Na verdade não sabemos nada sobre ele, mas é possível que seja um "mundo d'água", como uma versão ampliada de uma das luas geladas de Júpiter que pode ter 50% de água em massa. E, neste caso, teria uma espessa atmosfera de vapor cobrindo um oceano, não de água líquida, mas de um tipo exótico de água, um superfluido; não é bem um gás ou um líquido. E não haveria rochas por baixo, mas uma forma de gelo de alta pressão, como gelo IX. De todos estes planetas, e a variedade deles é espantosa, queremos encontrar os planetas que chamamos de "Cachinhos Dourados". Nem muito grandes, nem muito pequenos, nem tão quente ou tão frio, mas perfeito para vida. Para isto temos que observar a atmosfera do planeta, porque ela atua como um cobertor detendo calor, o efeito estufa. Temos que avaliar os gases de efeito estufa em outros planetas. A ficção científica cometeu alguns erros. A Enterprise de "Jornada nas Estrelas" viajava vastas distâncias em velocidade incrível para orbitar outros planetas, com isso o Primeiro Oficial Spock podia analisar a atmosfera e verificar se o planeta era habitável ou se lá havia formas de vidas.

 

 

Não precisamos viajar em velocidade de dobra espacial para vermos outras atmosferas de planetas, apesar de não querer dissuadir os engenheiros aspirantes de descobrir como fazer isto. Nós podemos estudar as atmosferas dos planetas daqui, da órbita terrestre. Esta foto é do Telescópio Espacial Hubble, tirada pelo ônibus espacial Atlantis quando partia após o último voo espacial humano ao Hubble. Eles instalaram uma câmera nova que usamos nas atmosferas dos exoplanetas. E, até agora, conseguimos estudar dezenas dessas atmosferas, cerca de seis com grande detalhamento. Mas estes não são planetas pequenos como a Terra. São grandes, quentes, fáceis de se ver. Não estamos prontos, ainda não temos tecnologia para estudar exoplanetas pequenos. Porém, eu gostaria de explicar como estudamos as atmosferas dos exoplanetas. 

Quero que imaginem um arco-íris. E, se pudéssemos ver o arco-íris de perto, veríamos que algumas linhas escuras estão faltando. E aqui está o nosso Sol, a luz branca do Sol dividida, não por gotas de chuva, mas por um espectrógrafo. Vocês podem ver estas linhas verticais escuras. Algumas estreitas, outras largas; algumas são sombreadas nas bordas. E é assim que os astrônomos estudam objetos nos céus há mais de um século. Aqui cada átomo e molécula diferente tem um conjunto especial de linhas, uma impressão digital, digamos. Assim estudamos as atmosferas dos exoplanetas. Nunca esquecerei de quando comecei a trabalhar com atmosferas de exoplanetas, 20 anos atrás, as pessoas me dizendo: "Isto nunca vai acontecer. Nunca vamos estudá-los. Por que se incomodar?" Por isso fico feliz de falar sobre o estudo das atmosferas, esta é uma área de estudo legítima. Em matéria de outros planetas, outras Terras, quando pudermos observá-los no futuro, que tipo de gases estaremos buscando? Nossa própria Terra tem 20% de oxigênio em volume na atmosfera. Isto é muito oxigênio. Mas sem plantas e vida fotossintética, não haveria praticamente nenhum oxigênio na atmosfera. O oxigênio existe graças à vida, e nossa meta é procurar gases nas atmosferas de outros planetas que não sejam originalmente deles, que talvez possamos atribuir à vida. Mas que moléculas deveríamos buscar? Já disse o quão diversos são os exoplanetas. Esperamos que isto continue no futuro quando acharmos outras Terras.

Este é o meu trabalho principal agora e eu tenho uma teoria sobre isso. Isto me faz lembrar que quase todos os dias, eu recebo vários e-mails de alguém com uma teoria maluca sobre a física da gravidade, cosmologia ou algo assim. Por favor, não me mandem e-mails com suas teorias malucas. (Risos) Eu tenho a minha própria teoria maluca. Mas a quem um professor do MIT vai recorrer? Mandei um e-mail para um premiado com o Nobel de Fisiologia ou Medicina que disse: "Claro, venha e vamos conversar. "Eu e meus dois amigos bioquímicos fomos lá conversar sobre a nossa teoria maluca. É uma teoria que diz que a vida produz todas as pequenas moléculas, muitas moléculas. Eu poderia pensar sobre tudo, mas não como um químico. Considerem: dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrogênio molecular, nitrogênio molecular, metano, cloreto de metila, muitos gases; eles também existem por outras razões, mas até mesmo a vida produz ozônio. Então falamos sobre isso e imediatamente ele destruiu a teoria. Ele encontrou um exemplo que não existia. Acabamos voltando à estaca zero, e cremos que encontramos algo muito interessante num outro campo.

Mas voltando aos exoplanetas, o ponto é que a vida produz muitos gases diferentes, milhares de gases literalmente. E o que estamos fazendo agora é tentar descobrir que tipos de exoplanetas e que tipo de gases poderíamos atribuir à vida. Então chegará a hora em que encontraremos gases nas atmosferas dos exoplanetas, os quais não saberemos se são produzidos por alienígenas inteligentes ou por árvores, ou um pântano, ou até mesmo por uma vida microbiana unicelular simples.

Então, trabalhar em modelos e pensar sobre a bioquímica é muito bom. Mas o grande desafio à nossa frente é: "como"? Como iremos encontrar estes planetas? Há muitas maneiras de encontrar planetas, diversas formas diferentes. Mas estou me concentrando mais em como podemos abrir um portal para que no futuro possamos achar centenas de Terras. Temos uma chance real de encontrar sinais de vida. Eu acabei de terminar um projeto de dois anos que liderei nesta fase muito especial de um conceito chamado Starshade.

 

 

O Starshade é uma tela especialmente moldada, e o objetivo é fazê-lo planar para que bloqueie a luz de uma estrela e assim o telescópio pode ver os planetas diretamente. Aqui vocês podem me ver e dois membros da equipe segurando uma parte pequena do Starshade. Seu formato é o de uma flor gigante, e este é um dos protótipos de pétalas. A ideia é que um Starshade e um telescópio fossem lançados juntos, com as pétalas se desdobrando a partir de uma posição segura. A armação central expandiria, com a pétalas se encaixando em posição. Isto tem que ser feito de forma muito precisa, literalmente, das pétalas aos mícrons, e precisam ser ajustados em milímetros. E esta estrutura toda teria que voar dezenas de milhares de quilômetros distante do telescópio. Ela tem dezenas de metros de diâmetro. O objetivo é bloquear a luz das estrelas com uma precisão incrível, assim seríamos capazes de ver os planetas diretamente. E tem de ser um formato muito especial, por conta da física de difração. Este é um projeto real no qual trabalhamos, e não dá para imaginar a dificuldade. Só para que vejam que não é apenas em formato de filme, aqui está uma foto real da implantação da segunda geração do Starshade no laboratório. E, neste caso, eu queria que soubessem que a armação central tem uma herança remanescente de grandes rádios descartáveis no espaço.

Bom, depois de todo esse trabalho pesado onde tentamos pensar nos gases loucos que talvez existam lá fora, e construímos os telescópios espaciais muito complexos que talvez estejam lá, o que iremos encontrar? Bom, no melhor dos casos encontraremos uma imagem de uma outra exo Terra. Aqui está a Terra como um pálido ponto azul. E esta é, na verdade, uma foto real da Terra tirada pela espaçonave Voyager 1, a 6,4 bilhões de km. Esta luz vermelha é apenas luz dispersa na câmera óptica.

Mas o que é maravilhoso considerar, é que se alienígenas inteligentes estão orbitando o planeta, ao redor de uma estrela perto da gente, e constroem telescópios espaciais complexos do tipo que estamos tentando construir, só vão ver este pálido ponto azul, um pequenino ponto de luz. Então, às vezes, quando paro para pensar sobre minha luta profissional e ambição imensa, é difícil pensar sobre isso em contraste com a vastidão do universo. Mas, mesmo assim, vou dedicar o resto da minha vida para encontrar outra Terra.

E posso garantir que na próxima geração de telescópios espaciais, na segunda geração, teremos a capacidade de encontrar e identificar outras Terras. E a capacidade de dividir a luz das estrelas para poder encontrar gases, e avaliar os gases de efeito estufa na atmosfera, estimar a temperatura da superfície e procurar sinais de vida.

Mas tem mais. Nesta área de procura por outros planetas como a Terra, estamos fazendo um novo tipo de mapa das estrelas próximas e dos planetas que as orbitam, incluindo planetas que possam ser habitados por humanos. Então, a minha visão é que nossos descendentes, centenas de anos à frente, irão embarcar em uma jornada interestelar a outros mundos. E vão olhar para trás, para todos nós, como a primeira geração que encontrou mundos como a Terra.

Obrigada.

June Cohen: Apresento para uma pergunta o Chefe da Missão Rosetta, Fred Jansen. 

Fred Jansen: Você mencionou na palestra que a tecnologia para vermos o espectro de um exoplaneta como a Terra ainda não existe. Quando você espera que ela chegue, e o que é preciso?

Sara Seager: Aliás, o que esperamos é o que chamamos de a próxima geração do telescópio Hubble, o Telescópio Espacial James Webb, que será lançado em 2018, e é isto que iremos fazer, vamos observar um tipo especial de planetas chamados exoplanetas transientes. E isto será uma primeira tentativa para se estudar os gases existentes em pequenos planetas que possam indicar se o planeta é habitável. 

JC: Sara, sendo generalista, eu gostaria de lhe fazer uma pergunta. Eu realmente fico perplexa com sua carreira, a oposição que enfrentou, quando você começou a pensar em exoplanetas havia um tremendo ceticismo na comunidade científica sobre sua existência, e você provou que estavam errados. O que foi preciso para ir adiante? 

SS: Bom, como cientistas, nós devemos ser céticos, porque nossa função é assegurar que o que outra pessoa diz faz sentido ou não. Mas ser um cientista, acho que viram nesta sessão, é como ser um explorador. Você tem uma curiosidade imensa, uma teimosia, uma vontade resoluta de que você vai seguir em frente não importa o que digam.

JC: Adoro isso. Obrigada, Sara.

 

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