A NASA anunciou a descoberta de um sistema com sete planetas muito semelhantes à Terra. Três deles estão na zona habitável da sua estrela, ou seja, têm condições propícias à vida. A estrela é a TRAPPIST – 1 (posição relativa na constelação de Aquário), uma anã do tipo M, que não tem sido muito investigada pelos cientistas. Apesar de serem comuns, são muito mais frias e muito mais pequenas que o nosso Sol.

A TRAPPIST – 1 Fica a 39,5 anos-luz da Terra, ou seja, seriam precisos 39,5 anos a viajar à velocidade da luz ( 299.792.458 metros por segundo) para chegar até lá. Claro que esta é uma velocidade alucinante impossível de alcançar pelo ser humano com as tecnologias atualmente ao nosso dispor. No entanto, astronomicamente falando, fica relativamente “perto” de nós, tendo em conta as distâncias que existem entre os corpos celestes no espaço.

Simulação da NASA da superfície dos 7 planetas na zona habitável de TRAPPIST-1

Este não é o primeiro sistema encontrado pelos cientistas com vários planetas, mas é o primeiro com tantos planetas tão semelhantes à Terra. Todos eles estão na zona de Goldilock, ou seja, a uma distância da TRAPPIST – 1 que permite a existência de água no estado líquido à superfície (ou seja, com possibilidade de existência de vida tal como a conhecemos). É também o sistema mais parecido ao nosso alguma vez observado.

A descoberta foi anunciada numa conferência de imprensa da NASA — ” Beyond Our Solar System” — com a presença de Thomas Zurbuchen (administrador associado da Direcção da Missão Científica da NASA), Michael Gillon (astrónomo na Universidade de Liège, Bélgica), Sean Carey (gestor do Centro Científico de Spitzer na Caltech de Pasadena), Nikole Lewis (astrónoma Instituto Científico de Telescópio Espacial em Baltimore) e Sara Seager (professora de Ciência Planetária e de Física no MIT).

Porque embora este não seja o primeiro sistema encontrado pelos cientistas com vários planetas, é o primeiro que tem tantos planetas muito semelhantes à Terra. Até agora, a maior parte dos sistemas planetários encontrados pelas agências espaciais e pelos cientistas independentes eram compostos por poucos planetas, a maior parte dos quais gasosos. O estudo de sistemas planetários semelhantes ao nosso pode oferecer novas respostas sobre como nasceu e se desenvolve o Sistema Solar.

Esta descoberta também é importante porque três destes planetas estão na zona habitável da sua estrela, ou seja, estão a uma distância que permite a existência de água no estado líquido à superfície. Por isso, é possível que estes planetas alberguem ou possam vir a albergar vida. Algo absolutamente revolucionário porque, até agora, a Terra é o único corpo celeste onde já foi encontrada vida. E são escassos os corpos celestes onde existem probabilidades tão grandes de isso acontecer. Daí que Michael Gillon, da NASA, diga “já não é uma questão de ‘se’. É uma questão de ‘quando’”.

Outro pormenor importante é que a estrela em redor da qual estes planetas foram encontrados, a TRAPPIST-1, é uma anã do tipo M. Estas estrelas são muito mais frias e pequenas do que o Sol, por isso são menos exploradas que as maiores e mais quentes existentes na Via Láctea. Só que estrelas como a TRAPPIST-1 são as mais comuns na nossa galáxia. A descoberta de um sistema associado a uma estrela tão comum pode significar que existem muitos outros planetas semelhantes à Terra à espera de serem encontrados em redor de outras estrelas do mesmo tipo.

Estes planetas têm uma massa de entre 0,4 e 1,4 vezes a da Terra. Olhando para as atuais características deste sistema, julga-se que estes planetas estão a seguir uma evolução muito semelhante à teorizada em Vénus, Terra e Marte. Embora pelo menos um deles possa ter uma atmosfera tão densa e sufocante como Vénus (e venenosa para a vida), é igualmente possível que um deles tenha condições parecidas às que temos no nosso planeta.

Existem, no entanto, algumas diferenças em relação ao nosso mundo (explicadas pela NASA em resposta aos internautas). Por exemplo: embora tenham aproximadamente o mesmo tamanho que a Terra, orbitam uma estrela muito mais fria e pequena que o Sol. Só que estão mais próximas à sua estrela (caberiam todos entre o Mercúrio e o Sol), que as radiações que chegam à superfície dos sete planetas podem ser semelhantes às enviadas pelo Sol para a Terra. É isso que mantém a temperatura quente o suficiente para que possa existir água no estado líquido à superfície.

Outra diferença importante é que estes planetas podem não ter movimento de rotação. Era como se a Terra não girasse sobre si mesma e fosse sempre dia (e sempre noite) nos mesmos sítios. Também não haveria estações do ano. Neste sistema planetário, isso pode acontecer por causa da proximidade entre os planetas e o Sol, que cria forças de atração grandes o suficiente para impedir uma rotação semelhante à terrena.

Significa que pertencem à Zona de Goldilocks, a região em redor de uma estrela onde o nível de radiação permite a existência de água em estado líquido na superfície de um planeta que a orbite. Garantida esta premissa, um planeta habitável passa a ser um corpo rochoso com condições para o surgimento e evolução da vida tal como a conhecemos — e que depende sempre dessa existência de água líquida à superfície.

Há uma fórmula que permite estudar a distância máxima a que um planeta deve estar de uma determinada estrela para que se encontre dentro da sua zona habitável, o que depende da luminosidade e da sua temperatura. Os planetas telúricos semelhantes à Terra que estejam na zona habitável de uma estrela são os mais interessantes para o estudo científico, principalmente se a missão for explorar a possibilidade de existência de vida.

Porque orbitam uma estrela que não é o Sol. Podem também ser chamados de planetas extrassolares, que podem ter qualquer tamanho ou densidade, estar a qualquer distância das suas estrelas ou completar qualquer tipo de órbita em redor delas.

A maior parte dos exoplanetas detetados até agora são gigantes gasosos porque esses são mais fáceis de detetar do que os planetas telúricos (com as mesmas características que a Terra). No entanto, o aumento da precisão dos equipamentos desenvolvidos pelas agências espaciais têm permitido descobrir cada vez mais planetas telúricos e semelhantes à Terra fora do Sistema Solar. (ao ponto de a NASA já fazer simulações de viagens turísticas como a desta imagem em cima)

A primeira deteção de planetas extrassolares foi confirmada em 1992: eram dois planetas que orbitavam um pulsar. Mas a primeira confirmação de um exoplaneta orbitando uma estrela principal foi feita em 1995, quando um planeta gigante foi encontrado a orbitar a estrela 51 Pegasus.

É muito cedo para ter uma resposta definitiva a esta pergunta porque sabemos muito pouco sobre o que está a acontecer nas atmosferas e na superfície desses planetas. Ainda assim, temos algumas ideias.

É provável que não haja nem noites nem dias, porque estes planetas podem não ter movimento de rotação: seria sempre de dia e sempre de noite nos mesmos sítios. E também não haveria estações do ano.

Como estes planetas estão tão próximos uns dos outros, se estivéssemos de pé na superfície de um deles e olhássemos para cima, o mais provável era conseguirmos ver com nitidez as características geológicas ou as nuvens dos mundos vizinhos. Essa nitidez seria muito maior do que a que agora temos da Terra em relação à Lua.

Simulação do que seria a paisagem de um dos planetas na zona habitável

Esta é a explicação mais técnica e científica.

Estes exoplanetas foram descobertos pelo Telescópio Spitzer através de um método chamado “Fotometria de Trânsito”, que estuda o enfraquecimento da luz de uma estrela quando outro corpo celeste — provavelmente um planeta — se atravessa entre essa estrela e o observador.

Existem neste momento cinco métodos utilizados pelos cientistas para encontrar e investigar os exoplanetas.

Velocidade radial

Baseia-se no facto de que uma estrela não permanece completamente parada enquanto um planeta circula em seu redor. A estrela também se move, formando um pequeno círculo ou elipse como resposta à atração gravitacional provocada pelo planeta. Esses movimentos alteram o espectro de luz ou a cor que observamos a partir da Terra: quando a estrela se aproxima de nós, o espectro dirige-se mais para o azul; mas se se afastar, dirige-se mais para o vermelho. Se essas mudanças se verificarem de forma periódica, então significa que algo está regularmente a provocar alterações nos movimentos da estrela. Esse “algo” é um planeta.

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Fotometria de Trânsito

Mede o enfraquecimento da luz que chega até nós quando um planeta passa entre a estrela que ele orbita e a Terra. Se esse enfraquecimento se verificar em intervalos regulares e em períodos de duração fixa, então o mais provável é que essa diferença esteja a ser provocada por um planeta durante a sua translação.

Este método é ainda mais útil por dar algumas indicações sobre as características do planeta: quanto maior ele for, maior as alterações que provoca na luz visível. Quando um planeta pequeno passa em frente a uma grande estrela, essas alterações serão mínimas; se o planeta for grande e a estrela for pequena, as alterações serão mais notórias. Como podemos saber o tamanho da estrela através do estudo do seu espectro luminoso, é possível prever o tamanho (mas não a massa) dos planetas que a orbitam.

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Microlente

É o único método que permite descobrir planetas a distâncias extremamente grandes da Terra: a velocidade radial permite descobrir planetas a até 100 anos-luz de distância, a fotometria permite observá-los a centenas de anos-luz e a microlente ajuda a encontrar planetas que orbitam estrelas mais próximas ao centro da galáxia, a milhares de anos-luz.

A microlente é um efeito astronómico previsto pela Teoria da Relatividade Geral. Einstein previu que, quando a luz emitida por uma estrela passa muito perto de outra estrela no seu caminho em direção à Terra, a gravidade dessa estrela intermediária vai curvar os raios de luz da estrela de origem. Isso vai criar uma ilusão em que as duas estrelas vão parecer mais afastadas do que realmente estão. Mas se essa estrela de origem estiver precisamente atrás da estrela intermediária, o efeito é multiplicado: os raios de luz da estrela de origem passam por todos os lados da estrela intermediária (ou estrela de lente) criando o chamado “anel de Einstein”.

Nenhum telescópio consegue captar imagens separadas das duas estrelas. O resultado será sempre uma imagem onde o brilho da estrela intermediária parecerá extremamente superior ao que realmente tem — pode ser ampliado até mil vezes. Isso pode demorar várias semanas e só vai desaparecer quando a estrela de origem se mover e deixar de estar alinhada com a estrela intermediária.

E como é que isto pode ajudar a detetar exoplanetas? É que este padrão altera-se substancialmente se a estrela intermediária tiver um planeta a orbitá-la. Se esse planeta estiver suficientemente perto dessa estrela ao ponto de atravessar a luz que chega da estrela de origem, a sua gravidade pode curvar os raios de luz e produzir uma terceira imagem temporária da estrela de origem. A partir da Terra, o efeito é um pico temporário de brilho que dura umas horas ou poucos dias e que se diferencia do padrão regular de um evento de microlente.

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Astrometria

É o método mais antigo para detetar planetas extrapolares e mede com precisão a localização da estrela no céu. Os caçadores de exoplanetas aproveitam a astrometria para procurar oscilações regulares na posição de uma estrela. Se essas oscilações foram encontradas é quase certo que elas estão a ser provocadas por um planeta em órbita. Esse método está quase ultrapassado porque é muito erróneo: essas oscilações podem ser apenas aparentes, provocadas por exemplo por interferências atmosféricas.

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Imagética direta

É a descoberta de exoplanetas através da observação direta do céu. É um método extremamente difícil porque a luz refletida por esses planetas, mesmo que sejam gigantes e com atmosferas densas, costuma ser ofuscada pela luz emitida pelas estrelas que orbitam. No entanto, já foi possível produzir imagens de exoplanetas à medida que as tecnologias se foram desenvolvendo e permitiram, por exemplo, remover o brilho produzido pelas estrelas orbitadas por certos exoplanetas.

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Há dois motivos que tornam pertinente a descoberta e a exploração de exoplanetas.

1. Os cientistas acreditam que analisar os exoplanetas pode fornecer pistas importantes para resolver alguns mistérios sobre o Sistema Solar. Como já encontraram planetas de toda a natureza a orbitar estrelas de todos os tipos e em condições completamente díspares das nossas, os astrónomos têm conseguido desenvolver novos modelos e teorias que expliquem a formação de estrelas, planetas e galáxias. Até há bem pouco tempo, o Sistema Solar era o único que podíamos estudar, mas agora já somos capazes de o comparar com outros observados pelo espaço fora para entender quão exótico é em relação a sistemas além do nosso. E a maior parte dos sistemas planetários que temos encontrado são muito diferentes do nosso: normalmente são formados por planetas gigantes gasosos (muito maiores que Júpiter) que orbitam as suas estrelas a uma distância muito inferior à que separa o nosso Sol dos gigantes do nosso sistema.

1. Outro foco importante é a possibilidade de encontrar um planeta que abrigue ou possa vir a abrigar vida tal como a conhecemos. É aí que nasce a exobiologia, o estudo da vida fora da Terra, mais propriamente em planetas que obedeçam a duas propriedades essenciais: uma massa igual ou até dez vezes maior que a do nosso planeta, que seja suficiente para ter uma atmosfera própria e que não seja demasiado rica em hidrogénio; e estar dentro da zona habitável, onde é possível que exista água no estado líquido numa superfície rochosa.

Neste momento, as agências espaciais já confirmaram a existência de 3.449 exoplanetas, mas apenas 348 são telúricos (planetas rochosos tal como a Terra). Também já se registou a existência de 2.577 sistemas planetários e 4.696 planetas candidatos à classificação de “extrassolar”.

Alguns são mais interessantes do ponto de vista científico do que outros. Estes três planetas na zona habitável da TRAPPIST-1 são dos mais importantes porque estão relativamente próximos da Terra (de um ponto astronómico) e porque nunca tinham sido encontrados tantos “irmãos terrestres” a orbitar a mesma estrela.

Em abril de 2014 foi encontrado o primeiro planeta com um tamanho semelhante ao da Terra e localizado na zona habitável da sua estrela. Kepler-186f é apenas 10% maior do que o nosso planeta e orbita a sua estrela a uma distância correspondente a metade da que separa a Terra do Sol. Em julho do ano seguinte, foi descoberto “o primo mais velho da Terra”: Kepler-452b é 1,6 vezes maior que o nosso planeta e completa uma órbita à estrela do tipo G2 em 385 dias terrestres. Se for realmente rochoso, este planeta pode ter água líquida na superfície.

Já em agosto de 2016, outra importante descoberta foi anunciada na revista Nature: um planeta a orbitar a Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sol. Proxima b está na zona habitável da estrela e, portanto, tem condições favoráveis à existência de água no estado líquido. Tem também um tamanho muito semelhante ao da Terra, com 1,3 vezes a sua massa.

Temos utilizado vários instrumentos para estudar exoplanetas, tanto a partir da Terra como com telescópios espaciais e sondas. No caso dos planetas anunciados esta quarta-feira, eles foram detetados a partir do Telescópio Espacial Spitzer. Mas há outras máquinas para descobrir exoplanetas.

Sondas

Um deles é a Kepler, uma missão da NASA projetada para examinar uma porção da nossa região da Via Láctea e descobrir planetas com o tamanho da Terra na zona habitável das suas estrelas. Também tem como objetivo determinar quais são as estrelas que têm planetas semelhantes ao nosso.

Quando uma das rodas de reação da sonda Kepler se avariou, a NASA financiou uma segunda sonda: a K2. Quando esta foi lançada para o espaço o seu objetivo era complementar o trabalho da sonda Kepler, mas desde 2014 (e pelo menos até 2018) que já opera de forma independente. Agora, a sua missão é procurar planetas quentes e pequenos que orbitem estrelas pequenas e brilhantes que possam ser potencialmente habitáveis.

Telescópios espaciais

Um dos instrumentos mais importantes para encontrar e explorar exoplanetas foi o Telescópio Espacial Hubble. Com um espelho de 2,4 metros, este telescópio deteta radiações nos espectros ultravioleta, visível e próximo ao infravermelho, permitindo-lhe captar imagens de alta resolução dos corpos celestes que existem até mesmo na profundidade do espaço. Essas características possibilitaram dois grandes avanços no estudo astronómico: descobrir com precisão a taxa de expansão do Universo e observar em detalhe alguns exoplanetas descobertos até agora.

Outro instrumento fundamental foi o Telescópio Espacial Spitzer. Projetado para observar objetos no espectro do infravermelho, este telescópio é capaz de detetar a luz de um exoplaneta e aferir, a partir dela, a composição, temperatura e comportamento da atmosfera de planetas extrassolares distantes que nunca poderiam ser observados por telescópios terrestres. Ora, as regiões distantes que o Spitzer estuda são ricas em gases e poeiras que bloqueiam a luz visível. Como este telescópio deteta raios infravermelhos, consegue mesmo assim abrir uma janela para estrelas em formação, para o centro das galáxias e assistir à formação de novos sistemas planetários.

Telescópios terrestres

Com os pés assentes na Terra, há dois observatórios essenciais para o estudo dos exoplanetas. Um deles é o Large Binocular Telescope Interferometer (LBTI), no Arizona, EUA, que tem uma resolução dez vezes maior que o do Telescópio Hubble. É parte de um observatório internacional que tem dois espelhos de 8,4 metros de largura cujos centros estão separados por 14,4 metros. E foi desenhado exclusivamente para procurar e analisar estrelas e planetas para lá do Sistema Solar.

Também o Observatório La Silla se tem revelado fulcral para o estudo dos exoplanetas. Em pleno Deserto do Atacama, no Chile, os telescópios instalados neste campo do Observatório Europeu do Sul oferecem uma das vistas mais limpas para o céu noturno, o que diminuiu a interferência provocada pela atmosfera ao olhar para a profundidade do espaço.

A NASA já informou que vai por o Telescópio de Hubble de olho neste sistema para captar imagens de alta resolução dos quatro planetas mais próximos à estrela TRAPPIST-1, o que inclui os três que estão dentro da zona habitável. É a partir dessas observações que vamos tirar conclusões sobre as atmosferas destes planetas, algo que será facilitado por causa da proximidade entre nós e eles.

No futuro, tudo ficará nas mãos do Telescópio Espacial James Webb, que será ainda mais poderoso do que o Hubble. Este telescópio será tão sensível que será capaz de detetar as impressões químicas de água, metano e outros elementos abundantes em atmosferas como a nossa. Também vai permitir detetar as temperaturas dos planetas e as pressões sentidas à superfície, duas características essenciais para determinar definitivamente a habitabilidade destes mundos.

Para já, pode também procurar mais informações diretamente junto dos autores desta descoberta. A NASA está a responder a questões no Twitter a quem fizer questões com a etiqueta #askNASA.