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Modelos climáticos da Terra ajudam cientistas a prever vida em outros planetas

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Um supercomputador localizado no Center for Climate Simulation (NCCS), da NASA, é normalmente usado para executar modelos climáticos sofisticados para prever como será o clima na Terra no futuro. Apesar dessa tarefa específica, ele ganhou recentemente outra função: simular as possíveis condições climáticas e de habitabilidade em qualquer um dos mais de 4.000 exoplanetas já descobertos, aqueles que ficam além do Sistema Solar.

O supercomputador Discover tem 129.000 núcleos de processadores baseados em Linux e é capaz de realizar 6,8 de petaflops em operações por segundo. As simulações que ele processou mostraram não apenas que muitos desses planetas poderiam ser habitáveis, mas também evidências de que poderíamos repensar nossas próprias noções de “habitabilidade”.

Ao contrário do que imaginávamos décadas atrás, existe uma diversidade muito grande de exoplanetas universo afora. Enquanto alguns são pequenos como a Lua, outros são enormes, até maiores do que os gigantes gasosos da nossa vizinhança. Os exoplanetas rochosos, que se parecem com a Terra, são comumente encontrados na órbita de estrelas anãs vermelhas. E quando foram descobertos planetas dessa categoria dentro da chamada “zona habitável” de suas estrelas anfitriãs, houve um grande entusiasmo, mas ainda é difícil dizer se eles podem abrigar a vida como a conhecemos.


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Se esses planetas podem ou não ser habitáveis depende de vários fatores, como a presença de uma atmosfera densa, uma magnetosfera e as químicas adequadas. Ainda não é possível ver esses mundos diretamente ou enviar sondas até eles, então os cientistas contam com modelos climáticos para ajudar na busca por exoplanetas “potencialmente habitáveis”.

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Supercomputador Discover, localizado no NASA Center for Climate Simulation (Foto: NASA/GSFC/NSCC)

Para Karl Stapelfeldt, principal pesquisador de exoplanetas da NASA, modelar o clima de outros planetas é essencial para o futuro da exploração espacial. “Os modelos fazem previsões específicas e testáveis do que deveríamos ver”, disse ele. “Isso é muito importante para projetar nossos futuros telescópios e observar estratégias”, completa.

Por anos, o trabalho de simulação climática envolvendo a Terra e outros planetas foi realizado por Anthony Del Genio, um cientista recém-aposentado do Instituto Goddard de Estudos Espaciais, na NASA. Um dos exoplanetas alvo de sua pesquisa foi o Proxima b, que orbita dentro da zona habitável da anã vermelha Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sol. Este mundo é aproximadamente do mesmo tamanho da Terra e pelo menos 1,3 vez maior.

Além disso, ele orbita sua estrela uma vez a cada 11,2 dias terrestres a uma distância de apenas 0,05 UA (5% da distância entre a Terra e o Sol). A essa distância, é provável que o planeta esteja gravitacionalmente preso, ou seja, tenha sempre um lado exposto à radiação da estrela enquanto o outro está sempre na escuridão com temperaturas congelantes. Teoricamente, isso já diminui bastante as chances de que seja habitável.

No entanto, a equipe de Del Genio recentemente simulou mais uma vez possíveis climas do Proxima b para testar quantas vezes teriam como resultado um ambiente quente e úmido o suficiente para sustentar a vida. Curiosamente, as simulações mostraram que planetas como o Proxima b poderiam ser habitáveis, apesar de estarem travados em sua órbita.

Potencialmente habitável

Como você já deve ter suspeitado, a equipe de Del Genio usou o supercomputador Discover para executar um simulador planetário que eles mesmos desenvolveram, chamado ROCKE-3D. Este simulador é baseado em uma versão do modelo climático da Terra, desenvolvido na década de 1970 e atualizado para que ele pudesse simular climas em outros planetas. Para cada nova simulação, a equipe variou as possíveis condições no Proxima b para ver como isso afetaria seu clima.

Essas variações incluem o ajuste dos tipos e quantidades de gases de efeito estufa em sua atmosfera. Também foram alteradas a profundidade, tamanho e salinidade de seus oceanos, e a proporção de terra e água. A partir disso, eles puderam ver como as nuvens e os oceanos circulariam e como a radiação da estrela do planeta poderia interagir com a atmosfera e a superfície do Proxima b.

Assim, eles descobriram que a hipotética camada de nuvens do planeta atuaria como um escudo, desviando a radiação estelar da superfície e baixando a temperatura no lado iluminado. Além de ser um cenário favorável para a habitabilidade, é condizente com outra pesquisa realizada por cientistas da NASA que mostrou como o Proxima b pode formar nuvens tão grandes que cobrem o céu inteiro.

Essas nuvens e a circulação oceânica fariam com que o ar e a água quentes se movessem para o lado escuro do planeta, realizando assim a transferência de calor para lá e tornando o planeta inteiro mais hospitaleiro. “Assim, você não apenas evita que a atmosfera do lado noturno congele, mas cria partes do lado noturno que mantêm água líquida na superfície, mesmo que essas partes não vejam luz”, disse Del Genio.

Além de circular e manter o calor, as atmosferas e as correntes oceânicas também são responsáveis ​​pela distribuição de gases e elementos químicos necessários à vida, como o oxigênio, dióxido de carbono, metano, etc. No entanto, estamos falando da vida como a conhecemos, ou seja, a que existe na Terra. As formas de vida que nosso planeta suporta são os únicos exemplos com os quais estamos familiarizados; portanto, procurar vida além da Terra atualmente se limita à pesquisa de bioassinaturas e associadas a essas formas de vida.

Essas simulações podem não revelar com certeza se um planeta é habitado, mas certamente podem ajudar a restringir a pesquisa, mostrando quais mundos podem ser candidatos em potencial e onde os pesquisadores devem focar suas buscas por sinais de vida.

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Fonte: Canaltech