Nas últimas duas décadas, a humanidade descobriu milhares de sistemas planetários extra-solares. Estudos recentes sobre formação de planetas e estrelas têm mostrado que a química desempenha um papel central em ambos para estes sistemas de fornecimento de água e espécies orgânicas em superfícies dos planetas terrestres nascentes. O Professor de Engenharia Química no Instituto de Tecnologia da Califórnia, Geoffrey A. Blake, falou com os professores e alunos da Duke University durante uma pizza de fim de tarde no edifício Física, a respeito do papel da química na formação de estrelas e planetas e na busca de outros planetas como a Terra.
No final do século 18, estudioso francês Pierre-Simon Laplace analisou o que o nosso sistema solar poderia nos dizer sobre a formação e evolução dos sistemas planetários. Desde então, os cientistas têm usado a combinação do conhecimento dos pequenos corpos - asteroides - e grandes corpos - planetas - para descobrir como sistemas solares e planetas são formados.
Em 2015, o professor Blake e outros pesquisadores investigaram mais ingredientes em planetas necessários para o desenvolvimento da vida. Usando a Terra e nosso sistema solar como base para seus dados, eles exploraram a disposição relativa de carbono e nitrogênio em cada estágio da estrela e formação do planeta para aprender mais sobre a formação do núcleo e escape atmosférico. Analisando a relação atômica de carbono-silício em planetas e cometas, o Professor Blake descobriu que os corpos rochosos do sistema solar são geralmente pobres em carbono. Uma vez que o carbono é essencial para a nossa sobrevivência, no entanto, Blake necessita determinar a gama de conteúdo de carbono que os planetas terrestres podem ter e ainda ter seu biossistema ativo.
"A tabela periódica da astronomia," mostrando o conteúdo relativo dos vários elementos presentes nas estrelas.
Com a Missão Kepler, os cientistas detectaram uma variedade de objetos planetários no universo. Quantos destes sistemas de estrelas-planetas – baseados em distribuições medias – tem um 'sistema solar' como resultado? Um "sistema solar" é um sistema planetário que tem pelo menos um planeta como a Terra em aproximadamente 1 unidade astronômica (AU) da estrela – onde mais condições ideais para a vida podem desenvolver – e pelo menos um gigante gelado como Júpiter em 3-5 AU para manter afastados cometas de planetas como a Terra. Na nossa galáxia, há aproximadamente 10 bilhões de estrelas e planetas, pelo menos 10 milhões. Para aquelas estrelas similares ao nosso sol, existem mais 4 milhões de sistemas planetários similares ao nosso sistema solar, com um planeta parecido com a Terra em cerca de 20 anos-luz de distância. Com a rápida melhoria do conhecimento científico e tecnologia, o Professor Blake estima que seríamos capazes de coletar provas nos próximos 5-6 anos de planetas dentro de 40-50 anos-luz para determinar se eles têm um ambiente habitável.
Como é que uma terra e Júpiter se formam em suas distâncias ideais a partir uma estrela? Vamos dar uma olhada mais de perto como as estrelas e os planetas são criadas – através do ciclo astroquímico:
Essencialmente, densas nuvens de gás e poeira se tornam tão opacas e frias que desmoronam em um disco. O disco, girando em torno de uma proto-estrela, começa o transporte de massa, em direção ao centro e momento angular para o exterior. Então, aproximadamente 1% da massa da estrela que sobra do processo, que é suficiente para os planetas se formarem. Isto é também o motivo dos planetas ao redor de estrelas serem onipresentes.
Como são formados os planetas? Os grãos de poeira não utilizados para formar a estrela colidem e crescem, formando partículas maiores em distâncias específicas da estrela – chamadas linhas de gelo – onde o vapor de água se transforma em gelo e solidifica-se. Estes "coelhos de poeira" crescem em planetésimos (~ 10-50 diâmetro km), tais como asteroides e cometas. Se a força da gravidade é grande o suficiente, planetésimos aumentam ainda mais em tamanho para formar oligarcas (~0.1-10 vezes a massa da Terra), que então se tornam os grandes planetas do sistema solar.
Em nosso sistema solar, um processo chamado de reorganização dinâmica reestruturou a ordem dos nossos planetas, colocando Urano antes de Netuno. Isto significa que se outros sistemas solares não sofressem essa reorganização dinâmica em um ponto inicial na formação do sistema solar, então outras terras podem ter baixado o índice orgânico e conteúdo que a nossa Terra. Nesse caso, que restrições precisam aplicar para determinar qual mecanismo de entrega de água/orgânicos devem ser usados em exo-terras? Embora não tenhamos atualmente o conhecimento científico para responder isso, com a ALMA e a próxima geração de telescópios ópticos/IR, estaremos capazes de captar imagens do nascimento de sistemas solares diretamente e entender melhor como nosso universo veio a ser como ele é.
Para os estudantes de química em Duke, o Professor Blake transmitiu uma mensagem importante: aprender fundamentos de química com atenção enquanto estava na faculdade. Durante os próximos 40-50 anos, seus interesses vão mudar as engrenagens muitas vezes. Fortes fundamentos, no entanto, irão atendê-lo bem, desde que você agora esteja equipado para aprender em muitas áreas e carreiras diferentes.
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Graduado em Física pela UEPB. Mestre em física com ênfase em Cosmologia pela UFCG. Possui experiência na área de divulgação científica com ênfase em astronomia, astrofísica, etnoastronomia, astrobiologia, cosmologia, biologia evolutiva e história da ciência. Possui experiência na área de docência em informática e Física. Artista plástico. Fundador do Projeto Mistérios do Universo. Membro da Associação Paraibana de Astronomia e da Sociedade Astronômica Brasileira. Pai, nerd, colecionador, aficionado pela arte, por livros, pela ciência, pela astronomia e pelo Universo.