Até uns 20 anos atrás, só tínhamos um único modelo de sistema planetário: o nosso. De lá pra cá, quanto mais planetas extrassolares são encontrados, mais perguntas aparecem. O que são hot Jupiters ou hot Netunos? Do que são feitas as Super-Terras? Exoplanetas terrestres podem ter campos magnéticos? Quem está buscando respostas para essa última pergunta é a dupla formada por Peter Driscoll, geofísico do Carnegie Institution for Science em Washington, D. C. e Rory Barnes, professor-assistente de astronomia da Universidade de Washington (UW).
De dentro pra fora
O campo magnético de um planeta é uma espécie de escudo que emana do núcleo do planeta, protegendo sua atmosfera de ser varrida pelo vento solar. Campos magnéticos emergem do processo de resfriamento do interior do planeta e, como no caso da Terra, também podem proteger os seres vivos de radiações nocivas.
No nosso sistema solar temos quatro planetas terrestres: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Destes, apenas a Terra tem um campo magnético notável (o de Vênus e o de Marte parecem ter sido desativados em algum ponto e o de Mercúrio é bem fraco). Em outros sistemas solares, como poderiam surgir e perdurar os campos magnéticos?
As estrelas de pequena massa (classificadas como tipo M) estão entre os objetos mais comuns do Universo. Planetas que as acompanham são bem fáceis de achar pelo método do trânsito. Tais estrelas, menores e mais frias, têm uma zona habitável mais próxima e mais restrita. Em muitos casos, um planeta pode estar tão próximo de sua estrela-mãe que sua rotação se torna sincronizada a ponto de voltar sempre o mesmo hemisfério para o sol. Esse fenômeno é conhecido como acoplamento de maré. Um exemplo de planeta nessa configuração é Gliese 581e, o menor e mais interno planeta rochoso de seu sistema.
Será que esses planetas não acabariam torrados pelas forças de maré? E quais seriam, nesse caso, os efeitos dessas forças sobre o campo magnético? Basicamente são essas as perguntas que os dois cientistas buscam responder em artigo publicado em 22 de setembro na Astrobiology. Para isso, Driscoll combinou seu modelo de evolução termal de interiores planetários com os modelos de aquecimento e interações orbitais Barnes. Tais modelos simulam planetas em sistemas com sóis de 0,1 a 1 massa solar. A modelagem foi feita no Virtual Planetry Observatory, grupo de pesquisa interdisciplinar da UW financiado pelo Instituto de Astrobiologia da NASA.
Quanto mais quente melhor
Segundo Barnes, a comunidade astronômica tende a duvidar da existência de campos magnéticos em planetas “travados”. O resultado das simulações revela justamente o contrário: as forças de maré podem ajudar a formar e manter os campos magnéticos. Com isso, também aumentam as chances de habitabilidade desses mundos (ainda que numa zona bastante restrita).
Nessas condições, como surgem tais campos? De maneira contraintuitiva, quanto mais aquecimento por maré um planeta sofre, mais calor é dissipado pelo seu manto, o que acaba por levar ao resfriamento do núcleo. Mais frio, o núcleo se torna magneticamente ativo. Por meio de cálculos orbitais, Driscoll e Barnes determinaram que o processo de aquecimento por maré é mais extremo nos planetas situados nas zonas habitáveis de estrelas pequenas (com metade ou menos da massa do nosso Sol).
As simulações conduzidas por Barnes resultaram, na maior parte dos casos, na formação de campos magnéticos duradouros, capazes de se manterem ao longo de toda a vida do planeta, o que seria uma proteção a longo prazo para o surgimento de possíveis seres vivos. E o começo da vida desses planetas é bastante atribulado, pois as estrelas de menor massa são particularmente ativas em seus primeiros estágios, durante um ou dois bilhões de anos. Como a intensidade do campo depende do calor emitido pela estrela, os campos magnéticos podem existir e serem reforçados justamente quando a vida precisa de mais proteção.
Para Driscoll, os resultados ainda são preliminares. As simulações não esclarecem, por exemplo, casos de planetas que podem ser parecidos com Vênus. No nosso vizinho infernal, o resfriamento planetário é lento, o que atrapalha a geração do campo magnético. No entanto, os campos magnéticos exoplanetários podem se tornar diretamente observáveis no futuro, o que viria a comprovar (ou refutar) os modelos de Driscoll e Barnes.
Referência
Driscoll P.E. e Barnes R. “Tidal Heating of Earth-like Exoplanets around M Stars: Thermal, Magnetic, and Orbital Evolutions.” [Aquecimento por Maré de Exoplanetas Terrestres ao redor de Estrelas M: evoluções orbitais, termais e magnéticas] Astrobiology. September 2015, 15(9): 739-760. [Disponível em arXiv:1509.07452]
