Em 1960, enquanto se preparava para a primeira reunião sobre a Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI), o lendário astrônomo e pioneiro do SETI, Dr. Frank Drake, revelou sua equação probabilística para estimar o número de civilizações possíveis em nossa galáxia – também conhecida como. A Equação de Drake.
Um parâmetro chave nesta equação foi n e, o número de planetas em nossa galáxia capazes de sustentar vida – também conhecido como “habitável.” Na época, os astrônomos ainda não tinham certeza de que outras estrelas tivessem sistemas de planetas. Mas graças a missões como a Kepler, 5.523 exoplanetas foram confirmados, e outros 9.867 aguardam confirmação.
Com base nestes dados, os astrônomos produziram várias estimativas para o número de planetas habitáveis na nossa galáxia – pelo menos 100 bilhões, de acordo com uma estimativa.
Num estudo recente, o professor Piero Madau introduziu uma estrutura matemática para calcular a população de planetas habitáveis dentro de 100 parsecs (326 anos-luz) do nosso Sol.
Assumindo que a Terra e o Sistema Solar são representativos da norma, Madau calculou que este volume de espaço poderia conter até 11.000 exoplanetas terrestres (também conhecidos como rochosos) do tamanho da Terra que orbitam dentro das zonas habitáveis (HZs) de suas estrelas.
O Prof. Madau é professor de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia, Santa Cruz (UCSC). Central para seu estudo é o Princípio de Copérnico, nomeado em homenagem ao famoso astrônomo polonês Nicolaus Copernicus, inventor do modelo heliocêntrico.
Também conhecido como Princípio Cosmológico (ou Princípio da Mediocridade), o princípio afirma que nem os humanos nem a Terra estão em posição privilegiada para observar o Universo. Em suma, o que vemos quando olhamos para o Sistema Solar e para o cosmos é representativo do todo.
Para o seu estudo, Madau considerou como os factores dependentes do tempo desempenharam um papel vital no surgimento da vida no nosso Universo.
Isto inclui a história da formação estelar da nossa galáxia, o enriquecimento do meio interestelar (ISM) por elementos pesados (forjados no interior da primeira população de estrelas), a formação de planetas e a distribuição de água e moléculas orgânicas entre os planetas. .
Como Madau explicou ao Universe Today, o papel central do tempo e da idade não é explicitamente enfatizado na Equação de Drake:
“A equação de Drake equivale a um resumo pedagógico útil dos fatores (probabilidades) que podem afetar a probabilidade de detectar mundos portadores de vida – e eventualmente civilizações extraterrestres tecnologicamente avançadas – ao nosso redor hoje.
Mas essa probabilidade e esses fatores dependem, entre outras quantidades, da formação estelar e da história do enriquecimento químico do disco galáctico local, bem como da linha do tempo do surgimento de vida microbiana simples e, eventualmente, complexa.”
A Terra é relativamente nova na nossa galáxia, tendo-se formado com o nosso Sol há cerca de 4,5 bilhões de anos (o que significa que tem menos de 33% da idade do Universo). A vida, entretanto, levou cerca de 500 milhões de anos para emergir das condições primordiais que existiam na Terra ca. 4 bilhões de anos atrás.
Cerca de 500 milhões de anos depois, a fotossíntese surgiu na forma de organismos unicelulares que metabolizavam dióxido de carbono e produziam gás oxigênio como subproduto.
Isto alterou gradualmente a composição química da nossa atmosfera, desencadeando o Grande Evento de Oxidação há cerca de 2,4 bilhões de anos e o eventual surgimento de formas de vida complexas.
Seguiu-se um longo e complexo processo de evolução química e biológica, que acabou levando a condições adequadas para uma vida complexa e ao surgimento de todas as espécies conhecidas.
Dada a importância destes passos dependentes do tempo, Madau argumenta que a Equação de Drake é apenas parte da história. Olhando além disso, ele criou uma estrutura matemática para estimar quando os “planetas terrestres temperados” (TTPs) se formaram em nosso canto da galáxia e a vida microbiana poderia ter surgido.
Esta estrutura permite aos astrônomos determinar quais estrelas-alvo potenciais (com base na massa, idade e metalicidade) podem ser candidatas ideais na busca por bioassinaturas atmosféricas.
Tal como Madau descreveu, a sua abordagem consiste em considerar a população local de estrelas de vida longa, exoplanetas e TTPs como uma série de equações matemáticas, que podem ser resolvidas numericamente em função do tempo:
“Essas equações descrevem as taxas de mudança de planetas estelares, metálicos, gigantes e rochosos, e a formação de mundos habitáveis ao longo da história da vizinhança solar, o local onde cálculos mais detalhados são justificados por uma avalanche de novos dados baseados no espaço e no solo, instalações baseadas em satélites e o alvo de pesquisas estelares e planetárias atuais e de próxima geração.
As equações são de natureza estatística, ou seja, não descrevem o nascimento e a evolução de sistemas planetários individuais, mas sim a mudança (ao longo do tempo) da população (em número) de TTPs dentro de 100 parsecs do Sol.”
Em última análise, a análise de Madau mostrou que dentro de 100 parsecs do Sol, pode haver até 10.000 planetas rochosos orbitando com os HZs das suas estrelas.
Ele também descobriu que a formação de TTP perto do nosso Sistema Solar foi provavelmente episódica, começando com uma explosão de formação estelar há cerca de 10-11 bilhões de anos, seguida por outro evento que atingiu o pico há cerca de 5 bilhões de anos e que produziu o Sistema Solar.
Outra conclusão interessante da estrutura matemática de Madau indica que a maioria dos TTPs dentro de 100 parsecs são provavelmente mais antigos que o Sistema Solar, confirmando que chegamos relativamente tarde à festa!
Igualmente interessantes são as implicações que este estudo pode ter na busca por vida extraterrestre.
Usando a linha do tempo geralmente aceita do surgimento da vida na Terra (abiogênese) e aplicando uma estimativa conservadora da prevalência de vida em outros planetas – o parâmetro f l da Equação de Drake – a estrutura de Madau também indicou a que distância o exoplaneta mais próximo abrigando vida poderia ser:
“Portanto, se a vida microbiana surgiu assim que surgiu na Terra em mais de 1% dos TTPs (e isso é um grande se), então espera-se que o planeta mais próximo, semelhante à Terra, que abriga vida, esteja a menos de 20% de distância. [65 anos-luz]”, disse ele.
“Isso pode ser motivo para algum otimismo cauteloso na busca por marcadores de habitabilidade e bioassinaturas pela próxima geração de grandes instalações e instrumentação terrestres. Escusado será dizer que as bioassinaturas serão extremamente difíceis de detectar. E também é possível que a vida pode ser tão rara que não há bioassinaturas dentro de um kpc ou mais para detectarmos.”
É claro que não há garantias de que quaisquer TTPs perto do nosso Sistema Solar possam sustentar vida. As causas e os pontos comuns da abiogênese são uma das atividades científicas menos compreendidas, principalmente porque são tão pobres em dados.
Armados com apenas um exemplo (Terra e organismos terrestres), os cientistas não podem dizer com segurança qual combinação de condições é necessária para o surgimento da vida. Madau também enfatiza que (como a Equação de Drake), sua abordagem é de natureza estatística. No entanto, o seu trabalho poderá ter implicações significativas para a astrobiologia num futuro próximo.
Usando o nosso Sistema Solar como guia, juntamente com muitos outros parâmetros para os quais existem volumes de dados (isto é, formação de estrelas, massa, tamanho, metalicidade e o número de exoplanetas próximos orbitando dentro do HZ de uma estrela), os cientistas serão capazes de priorizar sistemas estelares para investigação usando telescópios de próxima geração. Disse Madau:
“O rendimento e a caracterização de planetas semelhantes à Terra serão uma métrica científica primária para futuras missões emblemáticas baseadas no espaço. Com a oportunidade que se aproxima rapidamente de fazer uma busca por ambientes habitáveis e vida em exoplanetas, surge o verdadeiro desafio de realmente projetar um ambiente ideal estratégia observacional.
Estudos espectrais detalhados de algumas atmosferas de exoplanetas devem ser acompanhados por estudos populacionais concebidos para revelar tendências nas propriedades dos planetas e estudos estatísticos que nos permitirão avaliar a probabilidade de detectabilidade da bioassinatura.”
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
