O que é a zona habitável de um sistema estelar

Na astronomia, o termo “zona habitável” é usado para definir a região de um sistema estelar em que as condições permitem, em teoria, a existência da vida. O conceito é simples: para que um mundo possa sustentar a vida como a conhecemos, ele precisa de água líquida e temperaturas adequadas, entre outros fatores. Isso significa que o planeta precisa orbitar sua estrela a uma determinada distância — nem muito perto, para que a água não evapore, nem muito longe, para que tudo não vire uma grande bola de gelo. Mas, na prática, as coisas podem ser bem mais complicadas, com muitos fatores a se considerar.

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O que é zona habitável?

Podemos dizer que é uma “zona tropical” de um sistema estelar, onde há chances de um planeta criar condições favoráveis à vida. Mas é importante frisar que um mundo se localizar nessa zona não implica necessariamente que ele pode desenvolver e abrigar vida. A zona habitável é apenas um dos fatores que os astrônomos utilizam para saber quais planetas são promissores na busca por vida fora da Terra.

Para determinar se um planeta está na zona habitável, não basta saber a distância em que ele se encontra de sua estrela. É que cada sistema estelar terá distâncias diferentes, o que torna a tarefa um pouco mais complicada. Afinal, existem estrelas de todos os tipos, tamanhos e capacidades de gerar energia, e todas essas características influenciam diretamente no tamanho e distância da zona habitável. Por exemplo, a área onde pode haver planetas potencialmente habitáveis tende a ser mais larga em sistemas cujas estrelas são mais quentes.

Por outro lado, anãs vermelhas menores e mais escuras (o tipo mais comum de estrelas na Via Láctea) têm zonas habitáveis ​​muito mais estreitas, pois os planetas um pouco mais afastados já não recebem iluminação o suficiente. As anãs vermelhas, infelizmente, podem ser bem hostis para a vida mesmo para planetas no limite interno da zona habitável — além de estarem mais expostos aos raios -X e ultravioletas milhares de vezes mais fortes que os da Terra, as chamas poderosas da estrela podem esterilizar esses mundos, onde talvez a vida ainda estava se formando.

Com isso, sabemos que a zona habitável não revela necessariamente se o planeta é habitável. Por exemplo, ainda falando do limite interno dessa zona, a água pode se perder por causa de um efeito estufa descontrolado, no qual os gases na atmosfera poderiam capturar a radiação infravermelha, o que ferveria a água. Mais uma vez, temos um mundo com algum potencial, porém esterilizado ao ter o azar de ficar muito próximo ao limite interno da zona habitável. Do mesmo modo, o limite externo também não é desejável, pois é onde o aquecimento do efeito estufa não seria capaz de manter a temperatura acima de zero grau em nenhuma parte do planeta.

Um bom exemplo de estrela anã vermelha com dificuldade de criar condições favoráveis à vida para seus planetas é a TRAPPIST-1. Em 2016, astrônomos descobriram que ela possui planetas em sua órbita, alguns deles com dimensões semelhantes às da Terra, apresentando possíveis condições favoráveis à existência de água. Na época, considerava-se que ao menos três desses mundos tinham chances de possuir água líquida, mas ao analisar mais atentamente, as chances diminuíram para apenas um planeta.

Claro, isso não impede de olhar para os mundos encontrados na zona habitável dessas estrelas. Mas há outros tipos de “sóis” pelo universo e cada um deles tem suas características próprias que dirão muito sobre a habitabilidade dos planetas em suas órbitas. Então, não seria exagero dizer que a zona habitável diz mais respeito às estrelas, e não apenas aos planetas — até porque é a estrela que fornece as condições de vida em qualquer mundo habitável. Sabemos disso porque não estaríamos aqui sem o Sol.

Procurando vida como a conhecemos

Os astrônomos sabem que os seres vivos em outros mundos podem não ser nem um pouco parecido com os da Terra; talvez sejam até mesmo capazes de habitar em planetas gelados ou submersos em lagos de metano. Tome Titã como exemplo: este mundo nem se trata de um planeta, e sim de uma lua ao redor de Saturno, mas pode ser que seja habitável por seres microscópicos semelhantes a cristais rígidos. Mas a comunidade científica em geral considera mais fácil encontrar formas de vida semelhantes à nossa, simplesmente porque é mais fácil.

Ao saber como a vida se tornou possível na Terra, podemos dizer quais características um planeta e sua estrela devem ter para abrigar seres vivos tais quais os conhecemos, ou ao menos algo próximo do que existe aqui na Terra. E a zona habitável é fundamental para saber se um determinado planeta vale a pena ser investigado com maior atenção. O nosso Sol proporcionou o acúmulo de água líquida em grandes oceanos, e até onde sabemos, a água está para a vida assim como a fumaça está para o fogo.

Isso significa que estrelas amarelas do tipo G, como nosso Sol, são ótimas candidatas na busca por sistemas planetários potencialmente habitáveis. No entanto, essas estrelas têm vida mais curta e são menos comuns em nossa galáxia, o que torna as chances de encontrar algo promissor um pouco menores. Enquanto isso, as anãs laranja, ligeiramente mais frias e menos luminosas que o nosso Sol, são consideradas por alguns cientistas como potencialmente melhores para a vida avançada, pois podem durar dezenas de bilhões de anos e são três vezes mais numerosas que as estrelas como o Sol.

Por essas razões, as anãs laranja, que estão na classe espectral K, são as favoritas de muitos pesquisadores. As mais quentes dentre elas são as que têm o melhor conjunto de características para se “construir” mundos potencialmente habitáveis. Isso é muito interessante — se nosso Sol não era um dos melhores candidatos a proporcionar condições favoráveis à vida, e ainda assim estamos aqui, não há razão para sermos pessimistas na busca por vida em mundos ao redor de anãs laranja, que têm muito mais chances.

Onde fica exatamente a zona habitável?

A temperatura da superfície de um planeta não depende apenas de sua proximidade com sua estrela — há muito mais envolvido, como os gases de efeito estufa presentes na atmosfera, a refletividade do planeta, sua circulação atmosférica e oceânica, e as fontes de energia internas (como decadência radioativa). Todos esses fatores contribuem com a temperatura, que deve ser capaz de manter oceanos na superfície ou reservatórios subterrâneos de água líquida. Isso implica em duas coisas: planetas na zona habitável podem não ter chance alguma de desenvolver formas de vida e mundos fora da zona habitável podem oferecer as condições favoráveis à vida.

Até onde se sabe, já foram encontrados cerca de 40 planetas com tamanho aproximado ao da Terra, dentro das zonas habitáveis ​​de suas respectivas estrelas. Mas qual é, afinal, a distância da zona habitável? Até onde ela vai? Como foi dito antes, depende muito do tipo, tamanho e luminosidade da estrela, mas podemos dizer que atualmente a zona habitável do Sol começa a cerca de 0,9 unidade astronômica e se estende até 1,5 unidade astronômica (uma unidade astronômica é igual à distância média entre a Terra e o Sol). Mas isso pode mudar no futuro. É que uma estrela pode ter sua luminosidade tão alterada ao longo do tempo, que sua zona habitável também muda.

Isso significa que um planeta que está na zona habitável hoje pode, após alguns milhões ou bilhões de anos, ficar muito quente — esse pode ter sido o destino de Vênus, por exemplo. Por outro lado, planetas podem ser muito frios para a existência de água líquida quando a estrela é jovem, mas podem aquecer mais tarde, à medida que a luminosidade da estrela aumenta, algo que pode acontecer com Marte. Então, a região mais interessante para procurar vida seria em uma “zona continuamente habitável” — no caso do Sistema Solar, ela é entre cerca de 0,9 e 1,2 unidade astronômica.

Outro fator a ser considerado é a massa da estrela. Aquelas que são mais massivas que o Sol, têm vida útil bem mais curta, na casa dos milhões de anos, enquanto a vida leva alguns bilhões de anos para se desenvolver (ao menos foi assim com a vida na Terra). Então, mesmo que planetas semelhantes à Terra estejam dentro da zona habitável, é improvável que eles tenham tempo o suficiente para que a vida se forme e evolua para organismos avançados caso estejam em torno de estrelas de grande massa.

Isso também é verdade no outro lado, nas estrelas de pouca massa e mais fracas, como as anãs frias. Embora possam durar trilhões de anos, elas emitem quase toda a sua luminosidade em comprimentos de onda infravermelhos, o que não é vantajoso para a vida. Além disso, para que um planeta permaneça dentro da zona habitável de uma estrela como essas, ele teria que orbitar tão perto que as forças das marés (geradas pela gravidade da estrela) fariam com que o mesmo hemisfério ficasse sempre voltado para a estrela. O resultado é um dos lados em constante calor e outro em uma noite eterna.

Pode parecer que esse conjunto de exigências torna a busca por vida alienígena mais difícil, mas é justamente o contrário. Se os cientistas tivessem que procurar por sinais de vida em cada planeta descoberto, provavelmente nunca encontraríamos nada. Afinal, são mais de 4 mil mundos que orbitam estrelas que não o Sol, e os números continuam aumentando. Por isso, saber onde procurar é tão importante quanto saber o que procurar, se desejarmos um dia finalmente responder à pergunta: estamos sós no universo?

Fonte: NASA, Britannica