Temos de colocar em cima da mesa que os astrónomos extraterrestres estão a olhar para a Terra, de longe, de muito longe e podem estar a tentar perceber se há vida. Então, a pergunta que se impõe é como é que a Terra aparecerá aos astrónomos alienígenas? O que lhes estarão a dizer as suas observações sobre o nosso planeta?
É uma experiência de pensamento divertida, verdade? Contudo, a experiência é mais do que apenas divertida: é cientificamente instrutiva. Em muitos aspetos, é mais fácil estudar o nosso planeta e como ele aparece e depois extrapolar estes resultados até onde eles vão.
Terra como um Exoplaneta
Um novo estudo mostra que encontrar provas de vida na Terra pode depender da época que os astrónomos alienígenas observam. Quase nada na ciência espacial gera tanta excitação generalizada como encontrar um planeta potencialmente habitável. As notícias espalharam-se como um vírus através da Internet, com apenas pequenas mutações de site para site.
Até agora, só temos vislumbres e dicas de exoplanetas que possam ser capazes de suportar vida. Temos um longo caminho a percorrer. Será preciso muita ciência e raciocínio inovador antes de chegarmos a um ponto em que possamos dizer “Sim. Este planeta distante é habitável”.
Este estudo, tem um ponto de partida muito curioso e, de alguma forma, muito importante para aprendermos como olhar de forma mais perspicaz para o Universo. Isto é, o estudo contempla examinar o aspeto exterior da Terra através de estações diferentes.
O estudo chama-se “Terra como um Exoplaneta: II. A Emissão Térmica Variável no Tempo da Terra e a sua Sazonalidade Atmosférica de Bio-Indicadores“. Está disponível no site arXiv.org de pré-impressão, e o autor principal é Jean-Noel Mettler. Mettler é doutorando no Departamento de Física da ETH Zurique, e debruça o seu estudo a Exoplanetas e Habitabilidade.
As raízes históricas deste tipo de investigação remontam aos anos 70 quando as naves espaciais visitavam os planetas do nosso Sistema Solar. A sonda Pioneer 10 e 11 (Júpiter e Saturno) e a Voyager 1 e 2 (Júpiter, Saturno, Úrano, e Neptuno) realizaram flybys de alguns dos irmãos da Terra.
Aquele ponto azul é a Terra vista da órbita de Saturno pela sonda Cassini. Fonte: NASA
Condição Sine qua non: tem de ser habitável
Foi o início de uma caracterização mais profunda de outros planetas. Ao medir UV e infravermelhos, os cientistas aprenderam muito sobre as propriedades das atmosferas planetárias, superfícies, e balanço energético global. Mas hoje, vivemos no tempo da ciência exoplanetária. Estamos a estender o mesmo tipo de observações a planetas a anos-luz de distância.
A desconcertante variedade de planetas que descobrimos são interessantes por direito próprio, mas se há um Santo Graal na ciência exoplanetária, tem de ser habitabilidade. Queremos saber se vive mais alguma coisa algures por aí.
À medida que a nossa tecnologia avança, os astrónomos obtêm instrumentos mais poderosos para estudar planetas distantes. Uma civilização tecnológica algures na Via Láctea faria provavelmente a mesma coisa.
Este estudo examina o espectro de emissão infravermelha da Terra, o efeito de diferentes geometrias de observação sobre estes espectros, e como as observações apareceriam a um observador muito mais distante.
Os investigadores também avaliaram como as mudanças de estações impactam os espectros.
Aprendemos que existe uma variabilidade sazonal significativa no espectro de emissão térmica da Terra, e a força das características espectrais dos bio-indicadores, tais como N2O, CH4, O3, e CO2, depende fortemente tanto da estação como da geometria de observação.
O estudo analisou quatro geometrias de observação diferentes: uma centrada nos polos Norte e Sul, uma no equatorial africano, e outra no equatorial do Pacífico. Os espectros foram observados com a Sonda Atmosférica Infravermelha a bordo do satélite Aqua da NASA.
Os investigadores descobriram que não existe uma amostra única e representativa do espectro de emissões térmicas da Terra. As mudanças sazonais tornam-no impossível.
Há uma variabilidade sazonal significativa no espectro de emissões térmicas da Terra, e a força das características de absorção da biosignatura depende fortemente tanto da estação como da geometria de visualização.
Conforme é referido no artigo.
Como seria se os astrónomos no planeta K2-18 b, que orbita a sua estrela anã vermelha hospedeira, estivessem a tentar perceber se a Terra tinha “vida”? Crédito da imagem: ESA/Hubble, M. Kornmesser
A Terra emite um conjunto de indícios… aos alienígenas astrónomos
Os investigadores também descobriram que as emissões térmicas variavam muito ao observar a geometria. A variabilidade nas leituras foi muito maior ao longo do tempo acima das massas de terra do que acima dos oceanos. A Vista Equatorial Africana e a vista do Polo Norte centraram-se nas massas de terra e mostraram uma maior variabilidade.
Especificamente, a vista do pólo sobre o hemisfério norte (NP) e a vista equatorial centrada em África (EqA) mostraram variações anuais de 33% e 22% no comprimento de onda de pico da Terra em ≈ 10,2 µm, respetivamente.
Concluiu o documento.
Mas a estabilidade térmica dos oceanos significava menos variabilidade.
Por outro lado, as geometrias de visualização com uma fração de mar alto, tais como o pólo-on do hemisfério sul (SP) e a vista equatorial centrada no Pacífico (EqP), mostram menores variabilidades anuais devido à grande inércia térmica dos oceanos.
Referem os autores.
A conclusão geral desta investigação é que um planeta vivo e dinâmico como a Terra não pode ser caracterizado por um único espectro de emissões térmicas. Há muita coisa a acontecer aqui na Terra, e este estudo nem sequer mergulhou nas nuvens e no seu efeito.
Os autores dizem que algumas variações são ligeiras e serão difíceis de desatar quando se observam planetas distantes. Dados sujos podem obscurecê-los.
Mesmo para a Terra e especialmente para vistas equatoriais, as variações de fluxo e força de absorção nos dados integrados no disco são pequenas e tipicamente ≈ 10%. Desenterrar estas variações do ruído em futuras observações de exoplanetas será um desafio.
Concluem os investigadores.
Este estudo testou um novo método de observação de exoplanetas através de infravermelhos e não em luz reflexiva. Embora haja variação sazonal e observação da variação geométrica:
… verificamos que o nosso resultado é relativamente insensível aos efeitos diurnos ou sazonais, ao contrário do que acontece com as medições de luz refletida.
Em resumo, se usarmos a Terra como a nossa base de dados, aprendemos que um planeta e as suas características não podem ser descritos por um único espectro de emissão térmica, mas são necessárias medições de várias épocas, preferencialmente em luz refletida e emissão térmica.
Do lado da Terra, quando os astrónomos observam os exoplanetas, as deteções destes astros baseiam-se em alguns trânsitos dos planetas na frente das suas estrelas. Claro, a técnica tem as suas limitações.
O Telescópio Espacial James Webb visa estudar os espectros de alguns exoplanetas com mais poder, então aproximamo-nos do dia em que precisaremos entender melhor o que estamos a ver.