Existe outra Terra em algum lugar da nossa galáxia? Com o recente lançamento da sonda Kepler, os astrônomos estão cada vez mais próximos de encontrar um planeta do tamanho da Terra em uma órbita semelhante à Terra. Mas assim que a pesquisa for bem-sucedida, as próximas perguntas que direcionarão a pesquisa serão: Esse planeta é habitável? Tem uma atmosfera parecida com a Terra? Responder a essas perguntas não será fácil. Mas o telescópio pronto para a tarefa é o Telescópio Espacial James Webb (JWST), programado para um lançamento planejado em 2013. Dois pesquisadores examinaram recentemente a capacidade do JWST de caracterizar as atmosferas de hipotéticos planetas semelhantes à Terra e descobriram que este é o telescópio que seria capaz de detectar certos gases chamados biomarcadores, como ozônio e metano, em mundos próximos do tamanho da Terra. (Veja nosso artigo relacionado: Perguntas e Respostas com o Dr. John Mather no JWST.)
Devido ao seu grande espelho e localização no ponto L2 no espaço sideral, o Telescópio Espacial James Webb oferecerá aos astrônomos a primeira possibilidade real de encontrar as respostas sobre a habitabilidade de mundos próximos da Terra, diz Lisa Kaltenegger, do Harvard-Smithsonian Center para Astrophysics e Wesley Traub do Jet Propulsion Laboratory. "Teremos muita sorte de decifrar a atmosfera de um planeta semelhante à Terra durante um evento de trânsito para que possamos dizer que é semelhante à Terra", disse Kaltenegger. "Precisamos adicionar muitos trânsitos para fazer isso - centenas deles, mesmo para estrelas a menos de 20 anos-luz de distância."
"Embora seja difícil, será um esforço incrivelmente empolgante caracterizar a atmosfera de um planeta distante", acrescentou.
Em um evento de trânsito, um planeta extra-solar distante cruza na frente de sua estrela, visto da Terra. À medida que o planeta transita, os gases em sua atmosfera absorvem uma pequena fração da luz da estrela, deixando impressões digitais específicas para cada gás. Ao dividir a luz da estrela em um arco-íris de cores ou espectro, os astrônomos podem procurar essas impressões digitais. Kaltenegger e Traub estudaram se essas impressões digitais seriam detectáveis pelo JWST.
A técnica de trânsito é muito desafiadora. Se a Terra fosse do tamanho de uma bola de basquete, a atmosfera seria tão fina quanto uma folha de papel; portanto, o sinal resultante é incrivelmente pequeno. Além disso, esse método só funciona quando o planeta está na frente de sua estrela e cada trânsito dura no máximo algumas horas.
Kaltenegger e Traub primeiro consideraram um mundo semelhante à Terra orbitando uma estrela semelhante ao Sol. Para obter um sinal detectável em um único trânsito, a estrela e o planeta precisariam estar extremamente próximos da Terra. A única estrela parecida com o Sol perto o suficiente é Alpha Centauri A. Nenhum mundo foi encontrado ainda, mas a tecnologia só agora está se tornando capaz de detectar mundos do tamanho da Terra.
O estudo também considerou planetas orbitando estrelas anãs vermelhas. Tais estrelas, chamadas de tipo M, são as mais abundantes na Via Láctea - muito mais comuns que as amarelas, estrelas do tipo G como o Sol. Eles também são mais frios e mais escuros que o Sol, além de menores, o que facilita a localização de um planeta semelhante à Terra que transita por uma estrela M.
Um mundo semelhante à Terra teria que orbitar perto de uma anã vermelha para ficar quente o suficiente para obter água líquida. Como resultado, o planeta orbitaria mais rapidamente e cada trânsito duraria algumas horas a meros minutos. Mas passaria por mais trânsitos em um determinado período de tempo. Os astrônomos poderiam melhorar suas chances de detectar a atmosfera adicionando o sinal de vários trânsitos, fazendo com que as estrelas anãs vermelhas atraíssem alvos por causa de seus trânsitos mais frequentes.
Um mundo parecido com a Terra, orbitando uma estrela como o Sol, passaria por um trânsito de 10 horas uma vez por ano. Acumular 100 horas de observações de trânsito levaria 10 anos. Por outro lado, uma Terra orbitando uma estrela anã vermelha de tamanho médio passaria por uma hora de trânsito uma vez a cada 10 dias. Acumular 100 horas de observações de trânsito levaria menos de três anos.
"As estrelas anãs vermelhas próximas oferecem a melhor possibilidade de detectar biomarcadores na atmosfera em trânsito da Terra", disse Kaltenegger.
"Em última análise, a imagem direta - estudando fótons de luz do próprio planeta - pode ser um método mais poderoso de caracterizar a atmosfera de mundos semelhantes à Terra do que a técnica de trânsito", disse Traub.
Estudos diretos já foram usados para criar mapas brutos de temperatura de planetas extrasolares gigantes extremamente quentes. Com os instrumentos da próxima geração, os astrônomos podem estudar composições atmosféricas, não apenas temperaturas. A caracterização de um "ponto azul pálido" é o próximo passo a partir daí, adicionando centenas de trânsitos de um planeta ou bloqueando a luz das estrelas e analisando diretamente a luz do planeta.
No melhor cenário, o Alpha Centauri A pode ter um planeta em trânsito da Terra que ninguém viu ainda. Então, os astrônomos precisariam de apenas um punhado de trânsitos para decifrar a atmosfera do planeta e possivelmente confirmar a existência da primeira Terra gêmea.
Fonte: Harvard Center For Astrophysics
