A equação de Drake revisitada: uma entrevista com Sara Seager

This interview was originally published in English on Sept 3, 2013. This translation for the Portuguese edition of Astrobiology Magazine was provided by Bruno Martini. The original article is available here.

Sara Seager of MIT

Sara Seager, especialista em caçar planetas. Crédito: MIT

Caçadores de planetas continuam encontrando mundos distantes que guardam semelhanças com a Terra. Alguns dos milhares de candidatos a exoplanetas descobertos até hoje possuem temperaturas ou tamanhos similares. Outros possuem superfícies rochosas e sustentam atmosferas. Mas nenhum mundo ainda proveu um sinal não ambíguo da característica que continua a colocar nosso pálido ponto azul a parte: a presença de vida.

Isso pode estar para mudar, diz a especialista em exoplanetas Sara Seager do Massachusetts Institute of Technology (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) em Cambridge, Massachusetts. Missões vindouras, como O Transiting Exoplanet Satellite Survey (Satélite de Levantamento de Trânsito de Exoplanetas) e o James Webb Space Telescope (Telescópio Espacial James Webb), ambos a serem lançados por volta de 2018, devem ser capazes de encontrar e caracterizar planetas semelhantes à Terra orbitando pequenas estrelas.

Observar sinais de vida nesses planetas será possível devido ao progresso na detecção de não apenas planetas, mas de suas atmosferas também. Quando um planeta passa na frente de sua estrela hospedeira, gases atmosféricos revelam a sua presença absorvendo um tanto da luz estelar. Oxigênio, vapor d´água e outros gases que não pertencem a mundos mortos poderiam muito bem prover a primeira evidência de vida em outro lugar.

Em 1961, o astrônomo Frank Drake desenvolveu uma equação que resume os principais fatores a se contemplar na questão da vida alienígena comunicativa por rádio. Esses fatores incluem o número de estrelas em nossa galáxia que possuem planetas e a extensão de tempo que civilizações alienígenas avançadas estariam emitindo sinais de rádio para o espaço.

Ao contrário de alienígenas com tecnologia de rádio, Seager revisou a equação de Drake para focar simplesmente na presença de qualquer vida alienígena. A equação dela pode ser usada para estimar quantos planetas com sinais detectáveis de vida podem ser descobertos nos próximos anos. Apresentada em um encontro no início deste ano, a equação de Seager se parece com isto:

    • N = N*FQFHZFOFLFS
    • N = o número de planetas com sinais detectáveis de vida
    • N* = o número de estrelas observadas
    • FQ = a fração de estrelas que são ‘quietas’
    • FHZ = a fração de estrelas com planetas rochosos na zona habitável
    • FO = a fração desses planetas que podem ser observados
    • FL = a fração que possui vida
    • FS = a fração em que a vida produz um gás com assinatura detectável

Frank Drake has maintained his life-long interest in using radio telescopes to look for signs of intelligent life. credit: NRAO/NSF/AUI

Frank Drake manteve ao longo da vida seu interesse em usar radiotelescópios para procurar por sinais de vida inteligente. Crédito: NRAO/NSF/AUI

Focando em estrelas M, as estrelas mais comuns na nossa vizinhança que são menores e menos luminosos que o nosso Sol, Seager estabeleceu valores para cada termo. Os cálculos dela sugerem razoavelmente que dois planetas habitados podem aparecer durante a próxima década.


Q: Qual foi a sua inspiração para esta equação?

Sara Seager: As pessoas têm pensado a respeito e tentado encontrar sinais de vida por uma centena de anos. A equação é uma proposta para a decolagem da equação de Drake, que era sobre a busca de vida extraterrestre inteligente. Frank Drake escreveu aquela equação porque ele estava usando radiotelescópios para procurar por vida. Isto foi relevante na época e ainda é. O SETI já tem funcionado por 50 anos.

Eu queria explicar que temos uma nova busca em progresso. Usaremos o TESS (Satélite de Levantamento de Trânsito de Exoplanetas) para encontrar planetas rochosos transitando pequenas estrelas. Então usaremos o Telescópio Espacial James Webb para observar as atmosferas desses planetas durante trânsitos ou eclipses secundários. A moral da história aqui é que se formos realmente sortudos e tudo funcionar em nosso favor, seremos capazes de inferir sinais de vida nesses planetas. Temos uma chance – eu diria uma chance remota – de encontrar vida na próxima década.

Q: A sua abordagem é específica para a vida inteligente também?

SS: Não. A equação foca na busca por planetas com gases de bioassinatura, gases produzidos pela vida que podem se acumular na atmosfera de um planeta a níveis que podem ser detectados com telescópios espaciais remotos. Se encontrarmos gases que possamos atribuir à vida, não saberemos se os gases são produzidos por vida inteligente ou simples bactérias.

Q: Poderia alguém como Drake ter desenvolvido a sua equação 50 anos atrás, antes da primeira descoberta de um exoplaneta?

SS: Alguém provavelmente poderia ter escrito a equação na época de Drake. Mas naquela época, as pessoas não gostavam da ideia de planetas habitáveis ao redor de estrelas-M. Toda a vida requer água líquida, que só pode existir em um planeta que não é tão quente ou frio. Um planeta na zona ‘Cachinhos Dourados’ ao redor de uma estrela M acaba por ser acoplado por maré (tidal locked), como a Lua da Terra. Ele mostra a mesma face para a estrela todo o tempo e é sempre quente em um lado e frio no outro. Nos tempos antigos as pessoas pensavam que não seriam amenos para a vida. Estudos modernos com computadores têm mostrado que está tudo bem em ser acoplado por maré. Se um planeta se aquece de um lado e não do outro, a atmosfera ainda pode circular, porque o calor tende a se mover ao redor. Naquela época as pessoas também não sabiam a frequência de planetas nas zonas habitáveis ao redor de estrelas M e que teríamos a capacidade para sua detecção em 2020.

Q: Quão confiante você está sobre os valores que estipulou para esta equação?

SS: Para alguns termos você pode ter um número que é uma estimativa com uma barra de erro. Começamos com o número de estrelas brilhantes o suficiente para serem vistas pelo James Webb. Do que precisamos é de suficientes fótons para ver a luz estelar piscando através da atmosfera de um planeta. Sabemos que este número é 30.000.

Então selecionamos estrelas que são ‘quietas’ (quiet). Algumas estrelas são como o nosso máximo solar todo o tempo, com tempestades e outras atividades. Não gostamos dessas estrelas ‘ruidosas’ (noisy). É difícil observar um planeta transitando em frente ao ‘ruído’, é difícil observar a ofuscação que ocorre. A luz ultravioleta de muitas estrelas ativas também destruiria gases de bioassinatura através de uma complicada série de reações químicas.

A fração de planetas que podem ser observados, que estão em trânsito, é apenas simples geometria. É fácil de calcular.

Q: E sobre a fração de planetas rochosos na zona habitável? Calcular isto era a missão do telescópio espacial Kepler, mas o Kepler quebrou neste ano.

SS: Os astrônomos completaram em grande parte a análise de dados do Kepler para a estatística de pequenas estrelas. Pequenas estrelas são o que nos interessam. Então tempos este número, onde o número é para estrelas ‘quietas’. Ele é 0,15.

In astronomy, a habitable zone is a region of space around a star where conditions are favorable for life as it may be found on Earth. Planets and moons in these regions are the likeliest candidates to be habitable. Our sun has a temperature of about 5800K. For stars cooler than our sun (M dwarfs, also known as red dwarfs, at 3000-4000K) the region is closer in. For hotter stars (A dwarfs at 10,000K) the region is much farther out. Credit: NASA

A exata localização da zona habitável de um sistema planetário, uma região com temperaturas amenas para a água líquida e a vida, depende do tipo da estrela hospedeira. Crédito: NASA.

Q: E os outros termos?

SS: Nem todos os outros termos na equação podem ser calculados. Os últimos dois são apenas especulações. Para a fração de planetas que possuem vida, eu adicionei 1. Eu queria ser otimista. Realmente importa o que você especula para este termo. Você pode atribuir o seu próprio número a ela.

Assinaturas detectáveis de gás significaria um monte de coisas. Como seres humanos, exalamos dióxido de carbono. Este é o nosso gás de bioassinatura. Mas ele não é útil porque o dióxido de carbono na atmosfera ocorre naturalmente. Há outros possíveis gases que podemos procurar. O oxigênio é produzido por plantas e bactérias fotossintéticas. Também consideramos a amônia como um gás de bioassinatura.

Eu trabalhei cuidadosamente o último termo dessa equação para que alguém realmente pudesse adicionar mais informação a ele. A vida produz uma assinatura detectável? Há efeitos sistemáticos que excluem alguns gases de bioassinatura que estão sendo detectados em alguns planetas? Podemos não encontrar a assinatura por razões técnicas? Nós simplesmente não sabemos quantos planetas possuem vida que está produzindo gases de bioassinatura que nos são detectáveis.

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