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Como podemos detectar plantas em planetas extrassolares


2016 foi um ano emocionante para os envolvidos na caça à planetas extrassolares e mundos potencialmente habitáveis. Em agosto de 2016, pesquisadores do Observatório Europeu do Sul (ESO) confirmaram a existência do exoplaneta mais próximo a Terra (Proxima b). Após alguns meses, esse anúncio foi seguido de outro (fevereiro de 2017) a respeito de um sistema com sete planetas em torno da estrela TRAPPIST-1.

A descoberta destes e de outros planetas extrassolares (e do potencial individual para hospedar vida) serviram de tema na conferência Breakthrough Discuss. A conferência foi realizada pelo Departamento de Física da Universidade de Stanford e patrocinada pelo Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Breakthrough Initiatives.

Fundada em 2015 por Yuri Milner e sua esposa Julia, Breakthrough Initiatives foi criada para incentivar a exploração de outros sistemas estelares, como também a busca por inteligência extraterrestre (SETI). Além de preparar o que poderia muito bem ser a primeira missão para outro sistema estelar (Breakthrough Starshot), eles também estão desenvolvendo o que será a busca mais avançada do mundo por civilizações extraterrestres (Breakthrough Listen).

Impressão artística do planeta Proxima b orbitando a estrela anã vermelha Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sistema Solar. Créditos: ESO/M.Kornmesser.
No primeiro dia da conferência houveram apresentações que abordaram descobertas recentes de exoplanetas em torno de estrelas do tipo M (anãs vermelhas) e que possíveis estratégias serão usadas para estudá-las. Além de abordar a vasta quantidade de planetas terrestres que foram descobertos em torno desse tipo de estrela nos últimos anos, as apresentações também se concentraram em como e quando a vida pode ser confirmada nesses planetas.

Uma dessas apresentações foi intitulada "Observações SETI sobre Proxima b e Estrelas Próximas", que foi organizado pela Dra. Svetlana Berdyugina. Além de ser professora de astrofísica na Universidade de Freiburg e membro do Instituto Kiepenheuer de Física Solar, a Dra. Berdyugina é também um dos membros fundadores da Fundação dos Planetas - uma equipe internacional de professores, astrofísicos, engenheiros, empresários e cientistas dedicados ao desenvolvimento de telescópios avançados.

Como ela indicou no decorrer da apresentação, os mesmos instrumentos e métodos utilizados para estudar e caracterizar estrelas distantes poderiam ser usados ​​para confirmar a presença de continentes e vegetação na superfície de exoplanetas. A chave aqui - como demonstrado por décadas de observação da Terra - é observar a luz refletida (ou "curva de luz") proveniente de suas superfícies.

As medições na curva da luz de uma estrela são usadas para determinar em que tipo de classe uma estrela pode ser classificada e quais processos estão em ação em seu interior. Curvas de luz também são usadas rotineiramente para discernir a presença de planetas em torno de estrelas - por exemplo, O Método de Trânsito, onde um planeta que transita na frente de uma estrela causa um decaimento mensurável em seu brilho - bem como determinar o tamanho e o período orbital do planeta.

Diagrama ilustrando como a absorção de luz pode ser usada para determinar a presença de vegetação em um planeta extrassolar. Crédito: S. Berdyugina.
Quando usado em prol da astronomia planetária, medir a curva da luz de mundos como Proxima b poderia não só permitir que os astrônomos fossem capazes de distinguir as massas terrestres e os oceanos, mas também discernir a presença de fenômenos meteorológicos. Estes incluem nuvens, variações periódicas no albedo (ou seja, mudança sazonal), e até mesmo a presença de formas de vida fotossintéticas (ex: plantas).

No exemplo ilustrado pelo diagrama acima, a vegetação verde absorve quase todas as partes vermelhas, verdes e azuis do espectro da luz, mas reflete a luz infravermelha. Esse tipo de processo tem sido usado por décadas por satélites de observação da Terra para rastrear fenômenos meteorológicos, medir a extensão das florestas e vegetação, acompanhar a expansão dos centros populacionais e monitorar o crescimento dos desertos.

Além disso, a presença de bio-pigmentos causados ​​pela clorofila significa que a luz RGB (vermelho, verde e azul) refletida seria altamente polarizada enquanto a luz infravermelha seria pouco polarizada. Isso permitirá que os astrônomos meçam a diferença entre a vegetação e algo que é simplesmente de cor verde. Para reunir essas informações, ela afirmou, vai exigir o trabalho de telescópios muito grandes e de alto contraste.

Espera-se que eles incluam o Telescópio Colossus, que é um projeto de um enorme telescópio que está sendo encabeçado pela Fundação Planetas - e no qual a Dra. Berdyugina é a líder do projeto. Uma vez concluído, Colossus será o maior telescópio óptico e infravermelho do mundo, para não mencionar o maior telescópio otimizado para a detecção de vida extrassolar e de civilizações extraterrestres.

É constituído por 58 telescópios independentes de 8 metros, que mesclam a sua interferometria telescópica para oferecer uma resolução efetiva de 74 metros. Além do Colossus, a Fundação Planetas também é responsável pelo ExoLife Finder (ELF). Este telescópio de 40 metros usa muitas das mesmas tecnologias que irão entrar no Colossus e espera-se que seja o primeiro telescópio a criar mapas de superfície de exoplanetas próximos.

E então também há o Polarized Light from Atmospheres of Nearby Extra-Terrestrial Planets (PLANETS), que está sendo construído atualmente em Haleakala, Havaí (espera-se que seu término aconteça em janeiro de 2018). Neste também haverá muita tecnologia que será empregada no Colossus.

Além da Fundação Planetas, outros telescópios da próxima geração também devem realizar estudos espectroscópicos de alta qualidade de exoplanetas distantes. O mais famoso destes é sem dúvida o telescópio James Webb, da NASA, que está programado para ser lançado no próximo ano.


[Tradução: @difurlan1]

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