Astronomia

Os objetos celestes precisam ser grandes para ter água líquida em suas superfícies?

Os objetos celestes precisam ser grandes para ter água líquida em suas superfícies?

Quero dizer, nenhum asteróide, planetóide que eu conheço tem água em sua superfície. É muito mais comum ver gelo nele. Então eu descobri que o tamanho do corpo celeste tem algo a ver com o ciclo da água. Esta teoria é verdadeira? Os exoplanetas com água devem ser de tamanho semelhante ao da Terra? Para ter água tem que ser um planeta rochoso?

Quer dizer, algumas luas têm água dentro de sua crosta (eu acho). Alguns planetas parecem ter tido água antes, como Marte.


A água líquida não pode existir no vácuo. Se não houver pressão, o ponto de ebulição cairá para o ponto de congelamento e haverá gelo ou vapor de água.

E se o mundo for "pequeno", sua gravidade não reterá nenhum vapor d'água e ele se perderá no espaço. A Terra pode ter água líquida porque sua gravidade é forte o suficiente para reter o vapor de água e fornecer pressão de vapor para elevar o ponto de ebulição a 100 graus, que é mais quente do que a temperatura devido ao sol.

Um pequeno mundo pode ter uma camada de água subterrânea, pois o gelo acima dele impedirá que a água ferva para o espaço. Encélado tem essa camada, mas se Encélado fosse uma lua da Terra, o sol teria derretido o gelo e a água teria fervido há muito tempo.


Os objetos celestes precisam ser grandes para ter água líquida em suas superfícies?

sim.

Resumindo: a água de superfície líquida precisa de uma atmosfera. Para sustentar uma atmosfera, um planeta deve ser suficientemente massivo, portanto, suficientemente grande. Quanto mais quente é o planeta, mais massa precisa para sustentar a atmosfera. Um planeta quente o suficiente para água líquida também deve ser grande o suficiente para sustentar a atmosfera para que essa água de superfície líquida sobreviva.


A água líquida só pode existir se a pressão for superior a 612 Pa. O ponto de ebulição depende da pressão. A uma pressão de 101 kPa, como as condições médias no nível do mar na Terra, o ponto de ebulição é 373 K (100 ° C). A uma pressão de 34 kPa (média no cume do Sagarmatha / Monte Everest), o ponto de ebulição é 71 ° C:

Fonte: Cmglee, Wikimedia Commons

Para que a água líquida exista na superfície, uma atmosfera suficientemente espessa deve existir para fornecer essa pressão. Pode ser um pouco mais fino do que na Terra, mas se for muito fino, a água pode ferver facilmente.

Marte tem uma pressão superficial média de 636 Pa em média, o que significa que, em teoria, a água líquida mal poderia existir, mas apenas quando a temperatura é exatamente 273 K (0 ° C). Um grau mais frio e vai congelar, um grau mais quente e vai ferver. Na realidade, a temperatura da superfície em Marte é em média 210 K. A pressão em Marte depende da localização, mas para os futuros colonos de Marte, deve ser um desafio divertido tentar ver por quanto tempo eles podem fazer a água líquida sobreviver (aquecida, mas não pressurizada) em alguns de seus pontos mais baixos!

Para reter uma atmosfera, um planeta deve ter gravidade suficiente. Se não houver gravidade suficiente, a maior parte da atmosfera irá derivar para o espaço devido aos efeitos térmicos (velocidade térmica molecular em excesso à velocidade de escape, veja abaixo), escape do vento solar (partículas carregadas empurrando contra a atmosfera) e outros (menores ) efeitos. Pior, não apenas a maior parte da atmosfera é perdida se um planeta for muito pequeno, mas as espécies mais leves como água são perdidos com mais facilidade do que, digamos, o dióxido de carbono. Portanto, não apenas a gravidade deve ser suficiente para reter a atmosfera, mas também para reter a água especificamente. A única maneira de conter ou evitar perdas no espaço é a gravidade suficiente (reduzindo as perdas) ou um novo suprimento constante. O tamanho que um planeta precisa ter para reter uma atmosfera depende da temperatura:

Fonte: Cmglee, Wikimedia Commons

Para ter gravidade suficiente, um planeta deve ter massa suficiente. Para ter massa suficiente, deve ser suficientemente grande. Qual é o tamanho de "suficientemente grande"? Isso depende da temperatura. Titan é bem pequeno, mas também muito frio. Em temperaturas quentes o suficiente para sustentar a água, um planeta poderia ser um pouco menor que a Terra, mas não muito. Marte é muito pequeno. Embora um planeta do tamanho de Marte a uma temperatura semelhante à da Terra pudesse teoricamente reter uma atmosfera semelhante à de Titã composta principalmente de nitrogênio por um tempo (seria próximo, sendo um pouco maior seria mais seguro), ele ainda perderia sua água com o tempo .

Para ter um novo suprimento constante, um planeta ou lua precisaria de vulcanismo. Para sustentar o vulcanismo, um planeta precisa de um suprimento de calor interno, para o qual também precisa de massa suficiente, pelo menos para sustentar esse longo prazo. Uma lua também pode obter energia de um planeta para sustentar o vulcanismo. Talvez um híbrido mais quente entre Io e Enceladus altamente vulcânico com criovulcões ao redor de um planeta extra-solar hipotético pudesse sustentar uma atmosfera altamente dinâmica, mesmo que normalmente fosse muito pequena de acordo com o diagrama acima. Isso pode ser improvável; no caso de Io, a mesma fonte de energia que alimenta o vulcanismo também remove a atmosfera (e Io tem a menor quantidade de água de qualquer lugar no sistema solar). Em qualquer caso, a única lua com uma atmosfera significativa em nosso sistema solar é Titã, que também é o menor corpo do sistema solar com uma atmosfera. Está muito frio a 94 K; se estivesse quente o suficiente para conter água líquida, perderia sua atmosfera.

Talvez um planeta muito jovem pudesse ser bem pequeno, ainda vulcanicamente ativo e ainda manter atmosfera suficiente para permitir a disseminação de água de superfície líquida. Também não existem tais planetas no sistema solar, mas poderia ser concebível para um planeta extra-solar. Para qualquer planeta de idade significativa, no entanto, apenas a massa, portanto apenas o tamanho, ajudará.

Tamanho faz matéria.


A resposta de gerrit fez um excelente trabalho ao mostrar que (1) há um conjunto estreito de temperaturas e pressões onde existe água líquida e (2) um planeta tem que ser muito grande para ter gravidade suficiente para manter a água na atmosfera. No entanto, gostaria de mencionar o seguinte:

No entanto, as condições exigidas para a água líquida podem ser estendidas misturando-a com outras espécies químicas.

O sal é freqüentemente derramado nas estradas no inverno para derreter o gelo, o que é eficaz porque a água salgada tem um ponto de congelamento mais baixo e um ponto de ebulição mais alto (e é mais estável termodinamicamente) do que a água pura em estado líquido. Por exemplo, a água do mar congela a 271 K (28 ° F), que é inferior ao ponto de congelamento da água pura, 273 K (32 ° F). O refrigerante em carros geralmente contém água com etilenoglicol adicionado para diminuir o ponto de congelamento e elevar o ponto de ebulição.

Esta figura de Cynn et al. mostra que uma mistura de 63% de água mais 37% de amônia permite que a água líquida exista abaixo de 180 K, embora seja difícil dizer onde o corte de pressão pode estar nesta temperatura neste gráfico. O corte de pressão diminui a temperatura, então certamente está abaixo de 100 kPa. Você pode ser capaz de sustentar misturas de água com amônia líquida em baixas temperaturas e pressões na superfície de corpos do tamanho de Marte ou menores.

Acredita-se que as misturas de água e amônia estejam presentes abaixo da superfície de muitos corpos no sistema solar externo, incluindo Titã, Plutão, Caronte e Ganimedes. O criovulcanismo baseado em erupções de misturas de amônia líquida com água pode ser mais comum do que não entre os satélites terrestres além de Marte.


Por que a Terra é o único planeta capaz de sustentar a vida conhecido até agora?

Se quisermos ser realmente precisos, é bom dizer que a Terra pode sustentar a vida hoje. Houve períodos em que não foi, e haverá períodos em que não será. Nosso conhecimento científico acumulado até agora também nos permite entender por que a vida surgiu e conseguiu permanecer aqui ... E se aplicarmos essas razões a outros corpos celestes bem conhecidos, passamos a vê-los com outros olhos.

  • Precisamos de uma estrela para aquecer o planeta ou a lua. Ok, temos o sol.
  • Precisamos de moléculas orgânicas. Ok, nós temos isso aqui em abundância também.
  • Precisamos de uma atmosfera suficientemente densa. Sem problemas!
  • Precisamos de oxigênio? Não necessariamente. Várias bactérias terrestres morrem em contato com o oxigênio. Os ancestrais das plantas também tiveram que lidar com isso, pois antes das próprias plantas não havia tanto oxigênio no ar.
  • Precisamos de proteção contra a radiação espacial. Aqui na Terra, temos o campo magnético, então está tudo em ordem.
  • Precisamos de água líquida. Aqui também temos em abundância.

Então, onde poderíamos encontrar vida além daqui? Estudando nosso sistema solar, encontramos alguns candidatos interessantes. Eles são:

A lua Jupiteriana Europa ...

A lua jupiteriana Ganimedes ...

A lua de Saturno, Encélado, e ...

O que todos esses lugares têm em comum que os tornou candidatos para a vida toda? Marte é frio, tanto quanto possível para sustentar a vida ... As três luas, então, estão muito mais distantes do sol. Moléculas orgânicas, ok… Já foram encontradas em Marte e Enceladus. Atmosfera densa? Não temos em nenhum dos objetos em questão, nem oxigênio em grandes quantidades. Não temos proteção magnética em nenhum deles. Água em estado líquido… TEMOS! Nas três luas, em grandes quantidades! Temos muito gelo em Marte e um lago subterrâneo de algum tamanho foi descoberto alguns anos atrás. Mas como seria a vida nesses lugares?

Este é um respiradouro hidrotérmico. Eles são pequenas rachaduras no fundo do oceano da Terra que ejetam a água aquecida pela lava abaixo deles. Diversas pesquisas descobriram que nessas fissuras existem todos os elementos necessários para criar vida e, em muitas delas, foram descobertos microrganismos e pequenos animais que ali vivem, completamente isolados do sol e do oxigênio da superfície.

Esse tipo de vida poderia existir nas três luas mencionadas! Todos eles têm muita água sob uma espessa camada de gelo. Isso significa que este gelo assume nosso papel na magnetosfera, protegendo o que está sob da radiação. O fato de as três luas estarem próximas de planetas gigantes gasosos indica que elas sofrem um “efeito de maré” muito forte (é por isso que você vê “rachaduras” em suas superfícies), e conforme esta vai e vem, aquece a água e o núcleo dessas luas, é muito provável que haja rachaduras semelhantes à da foto acima, talvez muito maiores.

Marte, pelo que observamos, deve ter abrigado vida em um passado distante. Existem evidências de rios e mares em todo o planeta. O lago subterrâneo pode manter algum tipo de vida desse passado, adaptado às novas condições.
Portanto, é bem possível que, nos próximos anos, encontremos evidências de vida em alguns ou em todos esses lugares. Vida microscópica, muito provavelmente. Vida animal e vegetal? É possível nas três luas. Vida inteligente? Improvável. Mas deve haver vida lá fora, em nosso sistema solar! E isso significa que se encontrarmos planetas ou luas com condições semelhantes, a vida também deve ter aparecido na órbita de outras estrelas!

Até julho de 2020, quatro mil duzentos e oitenta e um exoplanetas foram encontrados. Vários deles estão na chamada “zona habitável” de suas estrelas, órbitas onde o calor pode reter água líquida. Se mesmo aqui, em condições mais adversas, provavelmente encontraremos vida, que tal um planeta com água líquida na superfície?

O universo é muito grande ... Se só houvesse vida aqui ... Seria um grande desperdício de lugares!

(Referência de “contato” pretendida)

TERMO ADITIVO: Hoje, 14 de setembro de 2020, foi anunciada a presença da fosfina na atmosfera venusiana. A fosfina é um dos subprodutos do metabolismo dos seres anaeróbios aqui na Terra. Eles já encontraram fosfina em Júpiter e Saturno, mas aí as condições de pressão e calor, muito maiores que as de Vênus, podem ter criado o composto. Em Vênus, a resposta mais provável, pelo que sabemos, é a presença de vida, possivelmente vida microscópica anaeróbica. Ainda é cedo para se chegar a conclusões, muitas pesquisas precisam ser feitas, afinal, é um mundo estranho, e algumas reações químicas incomuns na Terra podem acontecer com frequência por lá, criando fosfina sem a necessidade de seres vivos. Mas o anúncio é emocionante. Isso pode significar que a vida é muito mais versátil do que imaginávamos. Se for assim ... Devemos estar rodeados de vida em todo o Sistema Solar!

Se você gosta do que escrevo, pode achar interessante me apoiar tornando-se um Patreon!


Existem oceanos em outros planetas?

Acredita-se que Europa tenha água líquida subterrânea. Os cientistas levantam a hipótese de que o oceano oculto de Europa é salgado, das marés e faz com que sua superfície de gelo se mova, resultando em grandes fraturas que são claramente visíveis na imagem acima. Embora se acredite que Europa tenha os ingredientes necessários para sustentar a vida & água mdash, energia, compostos orgânicos & mdash, ela está fora da zona habitável do nosso sistema solar. (Crédito da imagem: NASA / JPL / Ted Stryk).

Atualmente, a Terra é a única conhecido planeta (ou lua) para ter corpos consistentes e estáveis ​​de água líquida em sua superfície. Em nosso sistema solar, a Terra orbita ao redor do Sol em uma área chamada zona habitável. A temperatura, junto com uma grande quantidade de pressão atmosférica dentro desta zona, permite que a água seja líquida por longos períodos de tempo.

As evidências apontam para a existência de água em outros planetas do nosso sistema solar. Em 2015, a NASA confirmou que a água líquida flui intermitentemente no atual Marte. Também em 2015, os cientistas usaram dados da missão Cassini da NASA para descobrir que um oceano global está sob a crosta gelada da lua Enceladus de Saturno. Os cientistas acreditam que a lua de Júpiter, Europa, também tem um oceano subterrâneo.


Breakthrough Listen lança catálogo de "Exotica" - objetos de interesse como "technosignatures"

Crédito CC0: domínio público

Breakthrough Listen, a iniciativa para encontrar sinais de vida inteligente no universo, lançou hoje um catálogo inovador de "Exotica" - uma lista diversificada de objetos de interesse potencial para astrônomos em busca de tecnossignaturas (indicadores de tecnologia desenvolvida por inteligência extraterrestre). O catálogo é uma coleção de mais de 700 alvos distintos destinados a incluir "um de tudo" no universo observado - variando de cometas a galáxias, de objetos mundanos aos fenômenos celestes mais raros e violentos.

O novo catálogo abrangente é o primeiro nos últimos tempos que visa abranger toda a amplitude dos fenômenos astrofísicos, de galáxias distantes a objetos em nosso próprio sistema solar. A equipe de Listen o desenvolveu conceitualmente, compilou-o e compartilhou-o com a comunidade astronômica na esperança de que ele possa guiar pesquisas futuras - estudar a vida além da Terra e / ou astrofísica natural - e servir como um guia de referência geral para o campo.

"Muitas descobertas em astronomia não foram planejadas", disse o principal autor do novo catálogo, Dr. Brian Lacki. "Às vezes, uma grande descoberta era perdida quando ninguém estava olhando no lugar certo, porque eles acreditavam que nada poderia ser encontrado lá. Isso aconteceu com exoplanetas, que poderiam ter sido detectados antes da década de 1990 se os astrônomos procurassem sistemas solares muito diferentes dos nossos . Estamos procurando nos lugares errados por technosignatures? O catálogo Exotica nos ajudará a responder a essa pergunta. "

“O catálogo não se limita apenas ao SETI, no entanto,” observou Lacki. "Minha esperança é que qualquer programa com um novo recurso possa usar o catálogo do Exotica como um cruzeiro de observação ao redor do universo."

O catálogo Exotica contém quatro categorias de objetos:

  1. Protótipos: uma lista contendo pelo menos um exemplo de cada tipo conhecido de objeto celeste (exceto aqueles muito transitórios para apresentar alvos de observação realistas). Planetas e luas, estrelas em todos os pontos de seu ciclo de vida, galáxias grandes e pequenas, aglomerados de estrelas serenos e quasares em chamas e muito mais estão incluídos na lista.
  2. Superlativos: objetos com as propriedades mais extremas. Isso inclui exemplos como o planeta mais quente, estrelas com conteúdo de metal incomumente alto ou baixo, o quasar mais distante e o pulsar de rotação mais rápida e a galáxia mais densa.
  3. Anomalias: alvos enigmáticos cujo comportamento atualmente não é explicado de forma satisfatória. Por exemplo, a famosa "Tabby's Star" com seu comportamento bizarro de escurecimento "Oumuamua - o objeto interestelar que passou perto da Terra em 2017, pulsos ópticos inexplicáveis ​​que duram meros nanossegundos e estrelas com excesso de radiação infravermelha que poderia ser explicado como desperdício de calor de megaestruturas alienígenas .
  4. Uma amostra de controle de fontes que não devem produzir resultados positivos.

Acompanhando o catálogo, há uma extensa discussão sobre classificação de objetos e um novo sistema de classificação para anomalias, bem como planos para observações futuras e potenciais com base neste trabalho.

A busca por inteligência extraterrestre (SETI) tem sido perseguida como um programa científico sério, embora às vezes esporadicamente, por 60 anos. Nos últimos cinco anos, Listen aumentou enormemente o escopo das buscas de rádio (bem como ópticas) e desenvolveu tecnologia, implantada em radiotelescópios gigantes em três continentes, que permite a cobertura de uma gama sem precedentes de frequências em alta resolução. Mais recentemente, Listen observou o sistema Kepler 160, em busca de sinais de um planeta semelhante à Terra (encontrado no início deste mês) em torno de uma estrela semelhante ao Sol.

O Dr. Andrew Siemion, líder da equipe científica Breakthrough Listen da Universidade da Califórnia, Centro de Pesquisa SETI de Berkeley (BSRC), disse: "As pesquisas em tecnossignatura até o momento se concentraram amplamente na busca por 'a vida como a conhecemos': estrelas próximas - em particular aqueles conhecidos por hospedar planetas com potencial para água líquida em suas superfícies. Os recursos de pesquisa expandidos que o Breakthrough Listen tornou possível nos permitem considerar uma gama muito mais ampla de possíveis ambientes carregados de tecnologia. "

Até o momento, no entanto, nenhuma tecnossinatura confirmada foi detectada em qualquer um dos objetos visados ​​pelas pesquisas do SETI. Uma explicação, claro, é que estamos sozinhos no universo. Por outro lado, em um vasto cosmos, certamente é possível que os astrônomos ainda não tenham procurado nos lugares mais promissores. O novo catálogo Exotica é a peça central dos esforços de Listen para expandir a diversidade de alvos. O princípio crucial por trás disso é o conceito de "amplitude de pesquisa", ou seja, a diversidade de objetos observados durante um programa. Isso deve ajudar os astrônomos a restringir a gama de habitats potenciais para inteligência extraterrestre, bem como descartar a possibilidade de que quaisquer fenômenos amplamente considerados naturais sejam de fato artificiais. Por outro lado, pode identificar eventos naturais ou dados confusos, como interferência, que imitam os tipos de sinais artificiais que os pesquisadores do SETI estão procurando.

"O Breakthrough Listen já expandiu muito a amplitude e a profundidade de sua pesquisa. A publicação deste catálogo é um passo novo e significativo para o programa", disse Yuri Milner, o fundador do Breakthrough Initiatives.

“Quando se trata da busca por uma vida inteligente, é vital ter uma mente aberta”, observou S. Pete Worden, diretor executivo da Breakthrough Initiatives. "Até que entendamos mais sobre as formas que outra civilização e sua tecnologia podem assumir, devemos investigar todos os alvos plausíveis. Catalogá-los é o primeiro passo em direção a esse objetivo."


Mitologia

Na astrologia, que não é uma ciência, Aquário é o décimo primeiro signo do Zodíaco e representa os nascidos entre 20 de janeiro e 18 de fevereiro.

Os gregos relacionaram esta constelação com Ganimedes, o portador da taça dos deuses. De acordo com a tradição, Ganimedes era um jovem bonito que era objeto da afeição de Zeus e foi levado ao Monte Olimpo, onde serviu como copeiro aos deuses e recebeu a juventude eterna.

Aquário também tem vários significados e associações em outras culturas. Os astrônomos da Babilônia identificaram a constelação como representando o deus Ea, ou "O Grande", que muitas vezes era retratado com um navio transbordando. No antigo Egito, dizia-se que o jarro de suporte de água causava o transbordamento da primavera do Nilo quando ele era mergulhado no rio. Os astrônomos chineses viam a "corrente" como soldados.


Formação do Sistema Solar

A configuração atual e as características do sistema solar devem nos fornecer algumas pistas sobre como ele se formou. Se você vai tentar entender os processos que entraram na formação do sistema solar e está tentando duplicá-lo teoricamente, é melhor certificar-se de que seu modelo duplique essas características e outras que são aspectos importantes do sistema solar. Também pode ser o caso de eventos raros na formação dos planetas em nosso sistema solar que não esperamos que ocorram em outros sistemas planetários. Claro, há também a questão de quão provável é que um sistema planetário se forme em torno de uma estrela - tantas perguntas, tão pouco tempo!

Aqui estão algumas das características do sistema solar, que podem ser consideradas como pistas de como o sistema solar se formou.

  • A maior parte do material do sistema solar está no Sol (na verdade, cerca de 99,9% dele está). Os planetas e todo o resto do lixo são muito pequenos em comparação com o sol.
  • Todos os planetas orbitam o Sol aproximadamente no mesmo plano orbital, a eclíptica (Mercúrio se desvia mais disso com uma inclinação de 7 graus).
  • Os planetas orbitam o Sol na mesma direção, no sentido anti-horário, visto de cima do pólo norte.
  • As órbitas dos planetas estão muito próximas de serem circulares (Mercúrio é o menos circular com uma excentricidade de 0,21).
  • A maioria dos planetas gira em seus eixos na mesma direção. As exceções para isso são Vênus e Urano. Vênus está completamente virado, enquanto Urano está meio que virado de lado.
  • Os satélites dos planetas tendem a seguir os movimentos dos planetas que estão orbitando e girando no sentido anti-horário. Na verdade, existem muitas exceções a essa regra, mas a maioria a segue muito bem.
  • A densidade dos planetas diminui com o aumento da distância do sol. Isso também indica que as composições dos planetas mudam com o aumento da distância do sol. Quando você inclui coisas como asteróides, suas composições também seguem essa tendência.
  • Os planetas externos são mais massivos do que os internos e são feitos principalmente de hidrogênio e hélio.
  • Existem muitas crateras em planetas e satélites, e acredita-se que a maior parte dessas crateras ocorreram quase ao mesmo tempo.

Como é feito um sistema solar? Quais são os ingredientes de que precisamos para fazer um? Na verdade, você poderia responder a essas perguntas perguntando como o Sol foi feito, já que é o principal componente do sistema solar. Lembre-se de que ele possui a maior parte da massa do sistema solar. Se alguém fizesse um levantamento de nosso sistema solar, provavelmente diria que há uma estrela da Seqüência Principal G2 nele e não muito mais. Talvez eles também mencionassem Júpiter, mas, além disso, todo o resto é bem minúsculo. Se você for fazer um sistema solar, estará principalmente envolvido na criação de uma estrela (o Sol, neste caso). Já examinamos esse processo de como as estrelas se formam, mas não vimos como as outras coisas - planetas, satélites, etc. se formam, uma vez que são componentes tão pequenos de todo o processo.

Para fazer um sistema solar, você precisa começar com uma nuvem de gás e poeira composta por cerca de 70% de hidrogênio, 27% de hélio e 3% de todo o resto. Estamos falando de uma nuvem de gás que se formará no sistema solar, então geralmente nos referimos a ela como a nebulosa solar. Agora você sabe de onde veio tudo isso, não é? Pelo menos, se você tem prestado atenção nas últimas 11 semanas ou mais, você deve saber. Em primeiro lugar, o hidrogênio e o hélio são os elementos mais abundantes no Universo e foram formados no Big Bang (embora alguns sejam formados em outras estrelas, isso não contribui muito para a abundância geral). Todas as outras coisas (as que constituem 3% da massa) vieram de fontes secundárias, por meio da fusão de elementos nos núcleos das estrelas. Essas estrelas, então, expelem esse material por meio de vários mecanismos, como ventos estelares, fases de nebulosa planetária e a sujeira final da galáxia, explosões de supernovas. Os elementos mais comuns encontrados nesses 3% são coisas como oxigênio, carbono, nitrogênio, silício, ferro e assim por diante.

Você tem uma nebulosa solar lá fora que começará a entrar em colapso para formar o Sol e outras coisas. Não queremos que se forme de uma maneira geral, queremos? Precisamos que isso acabe como um sistema solar como vemos hoje, com todos os planetas espalhados ao redor do Sol na eclíptica. Como podemos fazer isso? Uma coisa que ajudará no processo é fazer a nebulosa girar um pouco. Que bom é isso? Isso tem a ver com o conceito de momento angular que encontramos antes (veja as coisas sobre pulsares). Quando algo entra em colapso, ele gira mais rápido. A nuvem de gás começa a entrar em colapso, com a maioria das coisas entrando em colapso onde o Sol estará. Isso significa que haverá apenas um Sol formado no meio? Não, não é isso que vai acontecer. Se você tem algo girando muito rápido, há uma tendência de que ele se estique. Você já viu uma pessoa fazer uma pizza "de verdade"? Não me refiro a alguém tirar uma pizza do congelador e colocá-la no forno, quero dizer alguém fazendo uma pizza à moda antiga. Uma coisa que eles fazem é jogar a massa no ar. Isso é tudo que eles fazem? Não, eles também giram. Por quê? A rotação (momento angular) ajuda a espalhar o material (massa). O colapso acelera a rotação, que por sua vez espalha as coisas em um disco plano (como uma pizza ou um sistema solar). Isso explica por que todos os planetas e a maior parte do material do sistema solar são encontrados neste disco (a eclíptica) e se movem em torno do centro na mesma direção.

Agora que você tem todas as coisas em um bom disco plano e organizado, pode começar a fazer planetas - bem, não imediatamente. O material se reunirá primeiro em pequenas partes e algumas partes se juntarão mais facilmente do que outras. Por quê? A temperatura do disco influencia a rapidez com que as coisas se transformam em pedaços maiores de material e se é mesmo possível que algumas coisas se formem. Perto do Sol, é muito difícil para os gases leves e os gelos se unirem, pois a forte radiação do Sol recém-formado tenderá a quebrar essas coisas facilmente. Apenas coisas com forte atração gravitacional (coisas pesadas) serão capazes de se unir e permanecer juntas. Isso inclui os elementos pesados ​​ou o que você pode pensar como as coisas que compõem as rochas e os metais. Você tem que lembrar, esse material de alta densidade é meio raro na nebulosa solar em comparação com o material leve, então você não vai fazer muitos desses pedaços rochosos / metálicos ou pedaços muito grandes de material rochoso / metálico. Mais longe do Sol, a temperatura da nuvem é mais fria e gases e gelos podem coalescer facilmente - assim como metais e silicatos menos comuns. Existem mais elementos de peso leve (baixa densidade), então eles superarão em muito os metais e rochas mais pesados. Você pode ver imediatamente que as densidades dos planetas variam de acordo com o calor (distâncias) do Sol recém-formado. Os tamanhos dos planetas são influenciados de forma semelhante, uma vez que os planetas internos são compostos de elementos pesados ​​menos abundantes, eles acabarão tendo massas menores, enquanto os planetas externos são feitos dos materiais mais comuns, hidrogênio e hélio, e, portanto, eles serão muito maiores. Outro aspecto dessa dependência da temperatura na formação dos planetas é o tamanho de Júpiter. Júpiter está localizado mais perto do Sol do que os outros Jovianos e é o mais próximo que um planeta do tipo Júpiter pode chegar - é também o mais massivo. Quando Júpiter se formou, meio que reuniu a maior parte da massa disponível, já que estava perto do local onde todas as coisas leves e abundantes puderam se aglutinar. É o Jovian mais próximo do Sol, por isso está mais perto de onde está a maior parte da massa. O resultado final é que Júpiter é de longe o planeta de maior massa do sistema solar.

Vamos voltar a fazer planetas. O que está conduzindo todo o processo de formação do sistema solar? A gravidade é a força por trás de tudo (como você já deve saber, "Regras da Gravidade!"). O material está se juntando, formando pedaços cada vez maiores. A condensação e o acréscimo farão com que as concentrações se desenvolvam na nebulosa solar até que os pedaços atinjam os tamanhos em que dominam suas áreas - eles agora são planetísmicos. Esses são os blocos básicos de construção de um planeta. Eles variam em tamanhos de pequenas frações de um centímetro a vários quilômetros. Eles são basicamente grandes o suficiente (e, portanto, têm gravidade suficiente) para puxar mais material e ficar maiores. Claro, se você combinar um número suficiente desses planetísmos, você formará o seu planeta básico.

Figura 4. Um planeta que se junta gradualmente terá uma composição mish-mash. Assim que for aquecido, as camadas se separarão, com o material de alta densidade afundando para o meio e o material de baixa densidade subindo para a superfície.

Agora, os planetas que você fará dependerão de qual material está na área. O sistema solar interno está cheio de planetismos rochosos e metálicos, enquanto o sistema solar externo é dominado por planetismos gasosos e gelados. O material se junta e cria pedaços cada vez maiores. Agora você tem um grande globo de diferentes planetismais - então por que os planetas não parecem grandes globos misturados de material? Como essas coisas se juntam e formam os planetas, há muito calor liberado por elementos radioativos (falarei mais sobre isso mais tarde), e isso ajuda a aquecer o interior dos planetas. Quando as rochas, gases e metais são aquecidos e ficam meio moles, eles se reorganizam, de modo que o material de alta densidade (os metais) afunda para o centro e o material de menor densidade (os gases) sobe à superfície. É assim que alguns molhos para salada separam seu material - pias de material de alta densidade, material de baixa densidade flutua. Para sermos realmente técnicos, podemos dizer que o planeta se diferencia quando as coisas são resolvidas. Isso significa apenas que os diferentes elementos são organizados de acordo com a densidade - alta densidade no centro, baixa densidade na superfície.

Enquanto os planetas estavam se formando, alguns dos grandes, como os Jovianos, podem ter feito a mesma coisa que a nebulosa solar. Ao girar rapidamente, as nuvens de material que se tornariam algo como Júpiter se formariam em um disco e, em seguida, partes do disco poderiam se transformar em pequenos objetos como luas. Os grandes planetas de Júpiter podem ser considerados minissistemas solares, pois fazem seus satélites. Eles têm tanta massa que é fácil para eles formarem satélites. Também é possível que eles capturem satélites perdidos - objetos que se formaram em outro lugar, mas chegam muito perto dos Jovians, de modo que ficam presos em uma órbita por sua forte gravidade.

Conforme os planetas (e satélites) começam a tomar forma e suas superfícies começam a se solidificar, eles passarão por um episódio bastante desagradável de limpeza do sistema solar. Durante os primeiros 500 milhões de anos da história do sistema solar, deve ter havido muitos planetas grandes flutuando que não foram incorporados aos planetas. Quando os planetas e suas luas estivessem praticamente formados, esses diversos planetismais teriam se chocado contra eles. A primeira parte da história do sistema solar teria envolvido muitos danos aos planetas e satélites. Esta era é geralmente chamada de era do Bombardeio Pesado. Esta teria sido a época em que as crateras realmente grandes vistas atualmente na Lua e em Mercúrio foram feitas. Deve ser lembrado que todos os planetas, satélites, asteróides e outros objetos foram atingidos por esses planetismáticos nesta época também, mas em muitos casos essas crateras de impacto foram cobertas ou apagadas. Acredita-se que a parte mais intensa da era do bombardeio pesado tenha ocorrido por volta de 3,8-4,1 bilhões de anos atrás. Nessa época, as estruturas modernas e as características físicas dos planetas estavam bem estabelecidas e eles acabaram como alvos de grandes planetismos. Devo também mencionar que achamos que a formação do sistema solar provavelmente começou por volta de 4,6 bilhões de anos atrás - este é um número com o qual a maioria dos astrônomos e geólogos está muito feliz (explicarei o porquê em breve).

Outro processo de limpeza envolveu o sol. Enquanto os planetas e planetismáticos estavam fazendo suas coisas, ainda haveria algumas coisas flutuando ao redor que não eram realmente parte de um planeta, ou talvez fosse material que foi ejetado por um planeta. Isso incluiria muito hidrogênio e hélio que não poderiam ser partes dos planetas terrestres, pois eram quentes demais para mantê-los. A maioria desses gases leves no sistema solar interno foi eliminada devido ao forte vento solar quando o Sol se tornou uma verdadeira estrela. Os planetas externos, no entanto, estão longe o suficiente do Sol para que os ventos solares não causassem muitos danos. Além disso, como os planetas jupiterianos são tão grandes, eles são capazes de segurar melhor suas camadas externas (mais massa, mais gravidade).

Figura 5. As várias etapas da formação do sistema solar. Acima, à esquerda - nuvem de gás e poeira - a nebulosa solar começa a se contrair. Centro superior - O protosun começa a se formar, puxando a maior parte da massa. A rotação do disco aumenta devido ao momento angular. Canto superior direito - O disco se forma em torno do protosun, que está ficando cada vez mais quente devido à contração. Embaixo, à esquerda - A temperatura do Sol atinge um ponto em que influencia a área ao seu redor e começa a soprar o material leve do sistema solar interno, deixando para trás apenas a poeira e os metais mais pesados ​​(principalmente). Centro inferior - Os maiores planetismais em vários locais começarão a puxar mais material, limpando as áreas ao seu redor. Embaixo à direita - Eventualmente, tudo se junta para formar o sistema solar que vemos hoje.

Parece, com base em nossa análise desse processo, que ele parece ter ocorrido muito rapidamente, da ordem de algumas centenas de milhões de anos. Também temos algumas dicas sobre esse processo, observando outros sistemas estelares jovens. Se você voltar para a parte de formação de estrelas do curso, você deve se lembrar que frequentemente vemos discos de material ao redor de estrelas jovens. Esses discos podem ser indicadores do início do processo de formação do sistema planetário. Os discos são muito grandes, então não é muito difícil vê-los, especialmente com técnicas que nos permitem bloquear a luz da estrela ou visualizá-los com telescópios infravermelhos. Algumas estrelas foram encontradas com alguns discos de aparência muito tentadora. Muitos foram observados com telescópios infravermelhos como IRAS e Spitzer, embora em alguns casos eles possam ser vistos com o telescópio espacial Hubble. Em alguns casos, parece que coisas semelhantes como cinturões de asteróides também são vistas ao redor de outras estrelas, como pode ser visto aqui. Parece também que a formação de planetas também pode levar à sua destruição, que é o caso visto aqui. Uma observação recente do infravermelho Herschel O telescópio revelou um disco de material rico em vapor d'água ao redor de uma estrela que está em processo de formação. É claro que parte dessa água se transformará em objetos gelados, alguns permanecerão na forma de gás e alguns podem se tornar água líquida - isso dependerá de onde o material está localizado no disco.

Algumas observações recentes de estrelas jovens encontram evidências de formação de planetas, nesses casos, em torno de estrelas com apenas alguns milhões de anos. Os planetas que parecem ter se formado seriam os tipos jovianos, o que faz sentido devido à sua grande massa e atração gravitacional. Além disso, as observações de estrelas muito pequenas (anãs marrons) parecem também mostrar indicações do processo de formação do planeta, com discos empoeirados de material ao seu redor. À medida que mais dados chegam, descobrimos que o processo de formação do sistema solar é bastante difundido e, em alguns casos, bastante fácil de fazer.

Figura 6. (clique para ver a imagem maior) Alguns exemplos de discos ou anéis de material em torno de algumas estrelas, vistos pelo Telescópio Espacial Hubble. Em ambas as imagens, a luz da estrela é bloqueada para que o disco empoeirado seja mais fácil de ver - a área bloqueada é indicada pelo grande círculo, enquanto a própria estrela é bem pequena. Uma escala de comparação é fornecida para que você possa ver como esses sistemas se comparam ao nosso sistema solar. Observe como os anéis se parecem com os desenhos da Figura 5! AU Microscopii Crédito de imagem: NASA, ESA, J.E. Krist (STScI / JPL), D.R. Ardila (JHU), D.A. Golimowski (JHU), M. Clampin (NASA / GSFC), H.C. Ford (JHU), G.D. Illingworth (UCO-Lick), G.F. Hartig (STScI) e a equipe de ciências da ACS. HD 107146 Crédito da imagem: NASA, ESA, D.R. Ardila (JHU), D.A. Golimowski (JHU), J.E. Krist (STScI / JPL), M. Clampin (NASA / GSFC), J.P. Williams (UH / IfA), J.P. Blakeslee (JHU), H.C. Ford (JHU), G.F. Hartig (STScI), G.D. Illingworth (UCO-Lick) e a equipe de ciências da ACS.

Agora você provavelmente está se perguntando como sabemos quando todas essas coisas aconteceram. É devido à presença de material radioativo - eu disse que ia explicar isso. Existem algumas coisas por aí que não mudaram desde que se formaram nos primeiros dias da formação do sistema solar. Estas são rochas que às vezes caem na Terra e são coletadas como meteoritos. Os meteoritos podem nos dizer muito sobre o início do sistema solar (ao contrário das rochas da Terra, que foram reprocessadas muitas vezes e não são "intocadas"). Quando você olha dentro de um meteorito, você encontrará, ocasionalmente, algum material radioativo. O que há de tão importante nisso? Em primeiro lugar, o material radioativo que está preso dentro de uma rocha deve vir de uma fonte energética, e o melhor candidato para isso é uma supernova. Além disso, o fato de que o material radioativo ficou preso dentro da rocha bem no início da história do sistema solar indica que o processo de formação foi muito rápido.Sabemos disso porque encontramos nos meteoritos isótopos de curta duração de alumínio 26 e ferro 60 - se a supernova tivesse acontecido há muito tempo, esses isótopos teriam decaído antes de ficarem presos nos meteoritos. Mais importante ainda, o material radioativo pode ser usado para determinar a idade do sistema solar.

Como isso é feito? Usamos a meia-vida do material radioativo para obter a idade do material. A meia-vida é o tempo que leva para metade do material radioativo se decompor, geralmente em uma forma não radioativa. Por exemplo, o iodo 129 decai em xenônio 129 com meia-vida de 17 milhões de anos. Se houver uma quantidade significativa de Xenon 129 em um meteorito, então deve ter havido muito Iodo 129 preso na amostra para começar e ainda deve haver algum resto. Uma coisa sobre a meia-vida é que você está sempre cortando o material radioativo em 1/2, então você nunca chega ao ponto de não haver mais material radioativo. Se a rocha fosse originalmente toda iodo 129 e apenas 1/8 dela ainda é iodo 129, você sabe que ela passou por três meias-vidas (foi cortada pela metade três vezes, o que dá a você apenas 1/8 do material radioativo deixou). A rocha teria cerca de 3x17 = 51 milhões de anos.

O material radioativo não é apenas útil para determinar a idade da rocha, mas também fornece algumas informações valiosas por sua própria presença -

  1. A formação de rochas ocorreu rapidamente, uma vez que uma grande quantidade de material radioativo foi preso nessas rochas primitivas. Se houvesse um lapso de tempo significativo, mais material teria se deteriorado e menos material radioativo seria incluído nas rochas. Isso nos diz que o processo de formação do sistema solar foi bastante rápido, talvez levando apenas alguns milhões de anos.
  2. Deve ter havido uma fonte de alta energia para os elementos radioativos serem produzidos em primeiro lugar, antes que a nebulosa solar iniciasse o processo de formação planetária. A fonte mais provável seria uma supernova do tipo II (com base na composição dos meteoritos).

Também é possível que uma explosão de supernova tenha ocorrido perto da localização atual do sistema solar. Também é possível que a explosão tenha desencadeado a formação do nosso sistema solar! Lembre-se de que você precisa de algo para iniciar o colapso de uma nuvem de gás - algum tipo de onda de choque - e uma supernova é uma boa fonte não apenas de material radioativo, mas também do impulso necessário para iniciar a formação do sistema solar. É possível que a criação de nosso sistema solar tenha ocorrido devido à morte de outra estrela! Um estudo recente do material expelido pela supernova mostra que há material mais do que suficiente produzido para criar muitos, muitos planetas como a Terra.

Outros sistemas solares

Agora que vimos como nosso sistema solar se formou, precisamos perguntar se acertamos. Estamos corretos em nossas teorias? O único problema com isso é que não temos muitas informações sobre outros sistemas solares (na verdade, devemos chamá-los de sistemas planetários, já que solar se refere ao nosso Sol). Existem outros sistemas planetários? Sim, existem. Na verdade, os astrônomos encontraram muitos planetas fora de nosso sistema solar.

Como você faz isso? Na verdade, não é muito fácil. Na verdade é muito difícil Vejo um planeta próximo a outra estrela, principalmente porque a luz da estrela seria tão brilhante que seria quase impossível ver qualquer pequeno objeto próximo a ela. O principal método para encontrar planetas é ver se as estrelas que orbitam têm pequenas velocidades visíveis em seus espectros. É mais ou menos assim que estrelas binárias espectroscópicas são detectadas - olhando para seus espectros variáveis. A única diferença aqui é que a estrela não se moverá muito rápido se for puxada por um planeta insignificante (em comparação com a estrela). Os astrônomos procuram velocidades de apenas alguns m / s. Em um espectro, isso corresponde a um blueshift ou redshift de uma fração de um angstrom - e um deslocamento tão pequeno é muito difícil, embora não impossível, de ver.

Figura 7. Clique para ver a imagem em tamanho real. Um gráfico que mostra os tamanhos e massas orbitais de alguns dos planetas descobertos fora de nosso sistema solar. Os pontos amarelos representam as estrelas que orbitam, e os pontos azuis representam os planetas, embora, é claro, eles não estejam em escala. As massas dos planetas extra-solares são dadas em termos da massa de Júpiter. As distâncias entre os planetas e as estrelas que orbitam são fornecidas em A. U.s. Imagem do Site dos Exoplanetas.

Os astrônomos são tão espertos que criaram equipamentos e maneiras de medir com precisão esses pequenos desvios para o vermelho e para o azul. Mais de 750 planetas foram descobertos até agora (em agosto de 2013 - as chances são de que serão 800 quando você ler isto). No entanto, devemos ter cuidado ao chamá-los de planetas. É possível que alguns dos objetos sejam, na verdade, estrelas muito pequenas (anãs marrons), mas geralmente têm massas muito semelhantes às dos planetas do nosso sistema solar. Na maioria das vezes, as massas do planeta são semelhantes às de Júpiter ou Saturno (centenas de vezes a massa da Terra) e são encontradas a 5 UA da estrela em que orbitam. Se você clicar aqui, verá um gráfico de muitas massas de exoplanetas em comparação com suas distâncias orbitais. Ele também mostra as massas e distâncias dos planetas em nosso sistema solar para comparação. Apenas alguns planetas foram encontrados com massas semelhantes à da Terra ou menores. O menor deles descoberto até agora tem uma massa cerca de 100 vezes menor que a da Terra. As massas desses objetos não são conhecidas com precisão, pois a inclinação de suas órbitas torna difícil medir o tamanho real de suas órbitas. No momento, esse método só nos informará sobre os planetas mais massivos, já que eles terão maior influência nas estrelas que orbitam.

Houve um avanço na área de caça aos planetas quando a primeira imagem de um planeta extra-solar (fora do nosso sistema solar) foi obtida. Um planeta foi encontrado ao redor da estrela 2MASSWJ1207334-393254 (ou 2M1207 para breve). Neste caso, o planeta é grande o suficiente para ser visível aos telescópios terrestres. Imagens do planeta foram obtidas usando o VLT assim como o Telescópio espacial Hubble. Em alguns outros casos, os planetas foram "vistos" quando passaram na frente ou atrás da estrela em que orbitam, causando um pequeno eclipse da luz da estrela. Em 2008 o telescópio espacial Hubble avistou um planeta em torno da estrela relativamente brilhante Fomalhaut, que também tem um disco empoeirado ao seu redor. E no momento exato em que a descoberta foi anunciada, o pessoal da Gêmeos observatório provou uma imagem de 3 planetas ao redor de outra estrela!

Embora a maioria dos exoplanetas tenha sido encontrada observando os espectros variáveis ​​de uma estrela, é possível encontrar alguns planetas procurando por eles para eclipsar a estrela que orbitam. Em 2009 foi lançada uma espaçonave que tinha a função de procurar esses objetos. O Kepler A missão já mostrou que pode encontrar pequenos objetos ao redor das estrelas medindo cuidadosamente a variação de luz causada pela passagem de um planeta na frente da estrela que orbita. Em agosto de 2009, um dos primeiros testes da espaçonave mostrou que ela podia observar passagens até mesmo de pequenos planetas semelhantes à Terra na frente das estrelas. O comunicado de imprensa sobre esse evento está aqui. Em março de 2011, o Kepler projeto anunciou a descoberta de 1.235 planetas candidatos em torno de várias estrelas. O gráfico disponível aqui mostra as estrelas em escala, com os pontos pretos representando os tamanhos relativos dos planetas que foram possivelmente descobertos. A estrela solitária próxima ao canto superior direito é o Sol com o ponto preto representando Júpiter. Um dos aspectos mais surpreendentes do Kepler missão é olhar apenas para uma pequena parte do céu - sobre a área de sua mão mantida com o braço estendido. Em 2012, os giroscópios que ajudam a estabilizar e apontar o telescópio falharam e parecia que a missão havia acabado. Mas a NASA é muito inteligente e eles encontraram uma maneira de estender o Kepler missão. Eles estarão apontando o telescópio para vários lugares no céu, usando a luz do sol para ajudar a apontá-lo - sim, isso é algo que pode ser feito. Portanto, a missão pode ainda não ter acabado, e mais descobertas planetárias de Kepler provavelmente será anunciado.

Os resultados dessas pesquisas de planetas são um pouco confusos, no entanto. Muitos desses grandes planetas são encontrados em órbitas muito mais próximas do que os planetas jupiterianos em nosso sistema solar. Como isso é possível? Não deveriam apenas pequenos planetas ser encontrados perto de uma estrela? Na maioria dos casos, tudo o que sabemos sobre os objetos são as massas - não do que são feitos. Em um caso, os astrônomos foram capazes de estimar a densidade do planeta e descobriram um valor que está entre o da água e da rocha. Pensa-se que este objeto (Gliese 436) pode ser feito de rocha, gases e líquidos de uma maneira que sobreviveria ao redor da estrela que orbita. Além disso, muitos dos planetas têm órbitas elípticas. Por que suas órbitas não são circulares como os planetas em nosso sistema solar? Deve haver alguma maneira de esses grandes planetas se formarem perto de uma estrela. Ainda estamos trabalhando nisso. Independentemente desses pequenos dilemas, ainda é legal saber que existem alguns sistemas planetários por aí, de modo que é possível que não estejamos sozinhos!

Provavelmente um dos resultados mais intrigantes provenientes dos pesquisadores de planetas foi a descoberta de um planeta ao redor de Gliese 581. Este planeta está localizado a uma distância ao redor de sua estrela que está dentro da estrela zona habitável. Esta zona marca a região onde a água na superfície de um planeta pode existir como um líquido. Em nosso sistema solar, a zona vai desde a área de Vênus até a região de Marte, com a Terra bem no meio. Os cientistas geralmente veem a existência de água na forma líquida como um requisito para a existência de vida. Pessoalmente, teria pensado que o café era mais importante, mas sou só eu. Lembre-se, só porque o planeta ao redor de Gliese 581 está localizado dentro da zona habitável, não significa que haja vida nele - significa apenas que a água poderia existe como um líquido. Tenha cuidado ao ler esses anúncios nas notícias sobre grandes descobertas - só porque dizem água poderia existe, não significa que realmente faz existem na superfície deste planeta. O Kepler missão tem o quarto planetas quase do tamanho da Terra que estão localizados em zonas habitáveis ​​de estrelas semelhantes ao nosso Sol, mas é claro que só porque um planeta foi encontrado no local correto não significa que tenha água na superfície. Fique atento a mais novidades no futuro sobre esses sistemas.

Embora a água líquida ainda não tenha sido confirmada em um planeta fora do nosso sistema solar, parece que a água em outras formas existe em planetas ou em torno de outras estrelas. A primeira indicação disso estava nos espectros de um planeta em torno da estrela HD209458b, que parece mostrar água na atmosfera do planeta. Vários outros mundos foram observados com vapor de água em suas atmosferas. Embora possa parecer emocionante, não é realmente inesperado, já que a água é uma molécula bastante comum no Universo e esperaríamos ver em muitos locais em suas várias formas. As observações de uma anã branca GD 61 mostram evidências de asteróides contendo água ao seu redor. Embora os asteróides não sejam planetas, isso parece indicar que objetos baseados na água estão presentes ao redor desta estrela, e talvez antes de a estrela se tornar uma anã branca pode ter havido objetos semelhantes a planetas ao seu redor. Quem sabe? Obviamente, você não gostaria de estar em um planeta ao redor de uma anã branca, já que elas emitem tão pouca luz, a menos que você goste de ser congelado.

Não importa como você olhe para isso, este é certamente um momento emocionante para a exploração planetária! 2014 foi um ano importante para descobertas, como mostra este gráfico, mas espere muito mais descobertas no futuro.


Quais são os fatores que tornam o planeta habitável?

  • Deve estar a uma distância confortável de uma estrela (Zona Habitável)
  • As estrelas ao redor devem ser & lsquostable & rsquo.
  • Não deve ter uma massa muito baixa.
  • Ele deve girar em seu eixo e girar.
  • Deve ter um núcleo fundido.
  • Deve conter uma atmosfera.

Nos últimos anos, tem-se falado muito sobre a descoberta de água líquida em Marte e a possibilidade de existência de vida no Planeta Vermelho. Toda essa cobertura resultou em muitas questões sendo levantadas para as pessoas sempre olhando para o espaço, incluindo algumas perguntas interessantes. Por exemplo, a existência de água é a única condição que precisa estar presente em um planeta para hospedar a vida? Para responder melhor a essa pergunta, vamos examinar os vários fatores que tornam um planeta habitável.

Pegando dicas da Terra

No momento, não temos nenhuma prova concreta da existência de vida em qualquer outro lugar do universo. Portanto, para estabelecer os critérios de habitabilidade de um planeta (ou satélite natural), as condições que sustentam a vida na Terra também precisam ser extrapoladas para outros objetos celestes. Em outras palavras, uma vez que não encontramos prova de vida em nenhum outro lugar, as condições básicas que sustentam a vida na Terra podem ser tomadas como referência para o sustento da vida em qualquer planeta.

Existem várias condições que um corpo celestial deve cumprir para sustentar a vida. Essas condições envolvem certos critérios geoquímicos, astrofísicos, astrológicos e geofísicos. De acordo com a NASA, para um corpo celeste sustentar a vida, deve haver "regiões estendidas de água líquida, condições favoráveis ​​para a montagem de moléculas orgânicas complexas e fontes de energia para sustentar o metabolismo".

Ao medir a habitabilidade de um planeta, uma série de fatores devem ser considerados, incluindo a composição do planeta e rsquos, propriedades orbitais, atmosfera e potenciais interações químicas. Algumas das condições necessárias são as seguintes.

Localização em zona habitável (HZ)

Para um planeta sustentar a vida, ele deve estar a uma distância confortável de uma estrela, como o sol do nosso sistema solar. Em torno de uma estrela, existe uma região do espaço em forma de concha, chamada de Zona Habitável (HZ), onde um planeta pode manter água líquida na superfície. Se um planeta estiver nesta região, então há boas chances para a habitabilidade da vida na superfície. No entanto, se a vida pudesse existir sem água em uma determinada parte do universo, a definição de um HZ mudaria drasticamente. Além disso, uma vez que uma estrela se torna mais luminosa à medida que envelhece, um planeta deve estar mais longe dela no HZ para sustentar a vida.

Estabilidade das Estrelas

Uma impressão artística de uma explosão solar (créditos: Photoraidz / Shutterstock)

Para um planeta, é importante que as estrelas mais próximas a ele sejam estáveis ​​em termos de luminosidade. Embora a luminosidade de cada estrela aumente com o tempo, não deve ser muito severa, ou poderia simplesmente queimar tudo no planeta mais próximo.

Como a Terra é um planeta terrestre e habitável, presume-se que um planeta deve ser feito de rochas e não de gases. Portanto, não esperamos encontrar vida em gigantes gasosos como Júpiter, Saturno e Urano. No entanto, pode haver vida no topo das nuvens desses planetas, mas é altamente improvável, pois não há superfície e a gravidade desses planetas é muito alta.

Massa do Corpo Planetário

Um planeta com baixa massa não é adequado para habitação porque baixa massa significa baixa gravidade. A baixa gravidade significa ainda que o planeta não será capaz de reter uma atmosfera, pois os gases constituintes atingirão facilmente a velocidade de escape e serão perdidos no espaço aberto. No entanto, há algumas exceções a esta condição: uma das luas de Júpiter e rsquos, Io, é um pequeno corpo celeste, mas é vulcanicamente dinâmico e tem chances distantes de abrigar vida.

Rotação e revolução

Um planeta também deve girar em torno de seu eixo e girar em torno de sua estrela-mãe (como a Terra gira em torno do Sol) para ser habitável. Além disso, se a vida no planeta deve ter a chance de evoluir, certas outras condições devem ser atendidas em seu movimento rotacional. Por exemplo, deve haver alguma inclinação axial perpendicular à sua órbita, o que resultará em estações no planeta ou objeto celeste.

Um núcleo fundido

Para sustentar qualquer tipo de vida, um planeta requer um campo magnético de rotação rápida para protegê-lo de chamas de estrelas próximas. Isso é o que chamamos de núcleo do planeta. Um núcleo planetário é uma excelente fonte de energia geotérmica, permite o ciclo de matérias-primas e gera um campo magnético ao redor do planeta para protegê-lo da radiação prejudicial. Deve-se notar que Marte era conhecido por ter um núcleo líquido em uma época, mas seu calor se dissipou rapidamente porque Marte é um planeta menor.

Mantendo uma Atmosfera

A atmosfera terrestre não apenas atende às nossas necessidades mais básicas de fornecimento de oxigênio, mas também mantém o planeta aquecido ao reter dióxido de carbono e outros gases. Também protege a vida no planeta, bloqueando a grande maioria das radiações prejudiciais. Portanto, qualquer planeta habitável deve ter todas as condições necessárias para ter uma atmosfera ou pelo menos uma camada protetora de gases essenciais.

Como afirmado anteriormente, uma vez que não sabemos da existência de qualquer vida fora da Terra, essas suposições são deduzidas das condições particulares que sustentam a vida na Terra. Se, no entanto, existem organismos que podem sobreviver em condições totalmente diferentes das que experimentamos aqui na Terra, então quem realmente sabe e talvez já tenhamos companhia!


3.4. Por que a água é tão importante para a vida como a conhecemos?

Você notou que tudo que vive precisa de água? Seus animais de estimação, árvores e sua família também. Então, por que você acha que isso acontece? É verdade que nossos corpos e outras coisas vivas são feitos de todos os tipos de coisas diferentes, mas a água compõe muito disso. Além disso, quando você olha para um globo terrestre, realmente há muita água! Os cientistas descobriram que todos os seres vivos precisam de água. Então, se quisermos tentar encontrar coisas vivas de algum outro planeta, então talvez devêssemos procurar lugares que também tenham água.

Idéias básicas disciplinares

LS1.C: Organização para Fluxo de Matéria e Energia em Organismos: Todos os animais precisam de comida para viver e crescer. Eles obtêm seu alimento de plantas ou de outros animais. As plantas precisam de água e luz para viver e crescer. (K-LS1-1)

ESS3.A: Recursos naturais: As coisas vivas precisam de água, ar e recursos da terra, e vivem em lugares que têm as coisas de que precisam. Os humanos usam os recursos naturais para tudo o que fazem. (K-ESS3-1)

LS2.A: Relações interdependentes em ecossistemas: As plantas dependem de água e luz para crescer. (2-LS2-1)

ESS2.B: Placa tectônica e interações do sistema em larga escala: Os mapas mostram onde as coisas estão localizadas. Pode-se mapear as formas e tipos de terra e água em qualquer área. (2-ESS2-2)

ESS2.C: Os papéis da água nos processos de superfície da Terra e # 8217s: A água é encontrada no oceano, rios, lagos e lagoas. A água existe como gelo sólido e na forma líquida. (2-ESS2-3)

Conceitos Transversais

Padrões: Padrões no mundo natural podem ser observados. (2-ESS2-2), (2-ESS2-3)

Grandes ideias: A água é crítica para a vida. Os seres vivos são feitos de água. Ao procurar por vida fora da Terra, os lugares que têm água são de grande interesse.

Limites: Os alunos nesta faixa de grau descrevem padrões de quais plantas e animais (incluindo humanos) precisam para sobreviver. Exemplos de padrões podem incluir que os animais precisam ingerir alimentos, mas as plantas não fornecem os diferentes tipos de alimentos necessários a diferentes tipos de animais, a exigência das plantas de ter luz e que todos os seres vivos precisam de água. (K-LS1-1)

K-8 Água na Biosfera. Nesta aula de uma hora, os alunos fazem suas próprias observações qualitativas ao ar livre. Em seguida, eles examinam a vida que viram e como a água na biosfera é parte do grande ciclo da água na Terra. Esta lição pode ser independente ou ser parte de uma unidade maior que inclui o ciclo da água, a água da Terra e as esferas em interação. NASA. https://pmm.nasa.gov/education/lesson-plans/water-biosphere

K-8 O ciclo da água. Nesta lição de uma hora, os alunos participam de uma busca na web para aprender sobre o ciclo da água e, em seguida, constroem um mini-modelo do ciclo da água para observar como a água se move através dos quatro sistemas da Terra. Esta lição pode ser independente ou fazer parte de uma unidade maior que inclui a água na biosfera, a água da Terra e as esferas em interação. NASA. https://pmm.nasa.gov/education/lesson-plans/water-cycle

Do 3º ao 5º ano ou Aluno Adulto Emergente

Todas as coisas vivas na Terra precisam de água. Tudo, desde pessoas, plantas, animais e até cogumelos e coisas pequenas demais para serem vistas, precisam de água para sobreviver. Mesmo coisas como cactos no deserto precisam de um pouco de água para viver. A água parece ser muito importante para a vida. Você já olhou para um globo & # 8211 há muita água! Visto que todas as coisas vivas que conhecemos precisam de água e muitos de nós queremos saber se poderia haver outras coisas vivas além da Terra, então uma coisa que podemos fazer é investigar lugares com água além da Terra. Marte teve rios e lagos de água há muito tempo e ainda pode haver alguma água no subsolo hoje. Além disso, existem algumas luas em torno de outros planetas que têm muita água. Precisamos continuar investigando esses lugares e mais porque, se houver água, pode haver vida também.

Idéias básicas disciplinares

ESS2.A: Materiais e sistemas terrestres: A precipitação ajuda a moldar a terra e afeta os tipos de seres vivos encontrados em uma região. Água, gelo, vento, organismos vivos e gravidade quebram rochas, solos e sedimentos em partículas menores e os movem. (4-ESS2-1) * Os principais sistemas da Terra e # 8217s são a geosfera (rocha sólida e derretida, solo e sedimentos), a hidrosfera (água e gelo), a atmosfera (ar) e a biosfera (coisas vivas, incluindo humanos). Esses sistemas interagem de várias maneiras para afetar os materiais e processos da superfície da Terra. O oceano suporta uma variedade de ecossistemas e organismos, molda formas de relevo e influencia o clima. Ventos e nuvens na atmosfera interagem com as formas de relevo para determinar os padrões do tempo. (5-ESS2-1)

ESS2.B: Placa tectônica e interações do sistema em larga escala: A localização de cadeias de montanhas, fossas oceânicas profundas, estruturas do fundo do oceano, terremotos e vulcões ocorrem em padrões. A maioria dos terremotos e vulcões ocorre em faixas que geralmente estão ao longo das fronteiras entre continentes e oceanos. As principais cadeias de montanhas se formam dentro dos continentes ou perto de suas margens. Os mapas podem ajudar a localizar as diferentes áreas de recursos terrestres e aquáticos da Terra. (4-ESS2-2)

PS3.D: Energia em processos químicos e vida cotidiana: A energia liberada [dos] alimentos já foi energia do Sol que foi capturada pelas plantas no processo químico que forma a matéria vegetal (do ar e da água). (5-PS3-1)

LS1.C: Organização para Fluxo de Matéria e Energia em Organismos: Os alimentos fornecem aos animais os materiais de que precisam para a reparação e crescimento do corpo e a energia de que precisam para manter o calor do corpo e para se movimentar. (5-PS3-1) * As plantas adquirem seu material para crescimento principalmente do ar e da água. (5-LS1-1)

LS2.A: Relações interdependentes em ecossistemas: A comida de quase qualquer tipo de animal pode ser rastreada até as plantas. Os organismos estão relacionados em teias alimentares nas quais alguns animais comem plantas para se alimentar e outros animais comem os animais que comem plantas.

LS2.B: Ciclos de transferência de matéria e energia em ecossistemas: A matéria circula entre o ar e o solo e entre as plantas, animais e micróbios à medida que esses organismos vivem e morrem. Os organismos obtêm gases e água do meio ambiente e liberam resíduos (gases, líquidos ou sólidos) de volta para o meio ambiente. (5-LS2-1)

ESS2.C: Os papéis da água nos processos de superfície da Terra e # 8217s: Quase toda a água disponível na Terra está no oceano. A maior parte da água doce está nas geleiras ou no subsolo, apenas uma pequena fração está nos riachos, lagos, pântanos e na atmosfera. (5-ESS2-2)

Conceitos Transversais

Sistemas e modelos de sistema: Um sistema pode ser descrito em termos de seus componentes e suas interações. (5-ESS2-1, 5-ESS3-1)

Grandes ideias: Todas as coisas vivas na Terra precisam de água. Visto que a água é vital para a vida na Terra, lugares fora da Terra que têm água são de grande interesse. No passado, Marte tinha água em abundância e ainda hoje a tem, assim como algumas luas ao redor de outros planetas do nosso sistema solar. Esses podem ser os melhores lugares para encontrar vida fora da Terra.

Limites: Os alunos nesta faixa estão aprendendo a representar graficamente a distribuição da água na Terra, incluindo seus oceanos, lagos, geleiras, lençóis freáticos e calotas polares. (5-ESS2-2)

K-8 Água na Biosfera. Nesta aula de uma hora, os alunos fazem suas próprias observações qualitativas ao ar livre. Em seguida, eles examinam a vida que viram e como a água na biosfera é parte do grande ciclo da água na Terra. Esta lição pode ser independente ou ser parte de uma unidade maior que inclui o ciclo da água, a água da Terra e as esferas em interação. NASA. https://pmm.nasa.gov/education/lesson-plans/water-biosphere

K-8 O ciclo da água. Nesta aula de uma hora, os alunos participam de uma busca na web para aprender sobre o ciclo da água e, em seguida, constroem um mini-modelo do ciclo da água para observar como a água se move pelos quatro sistemas da Terra. Esta lição pode ser independente ou fazer parte de uma unidade maior que inclui a água na biosfera, a água da Terra e as esferas em interação. NASA. https://pmm.nasa.gov/education/lesson-plans/water-cycle

5-12 Astrobiology Graphic Histories. Edição 5: Astrobiologia e a Terra. Esses livros gráficos relacionados à astrobiologia são engenhosos e habilmente criados para contar a história da astrobiologia de uma maneira totalmente nova. A série completa ilustra a espinha dorsal da astrobiologia, desde os extremófilos até a exploração dentro e fora do sistema solar. Esta edição explica como os astrobiólogos exploram ambientes analógicos na Terra para entender melhor os ambientes que poderiam suportar vida em outros mundos como Marte. Estudar a Terra é a chave para compreender o potencial da vida no universo. NASA. https://astrobiology.nasa.gov/resources/graphic-histories/

6-12 (3-5 adaptável) Project Spectra! - Planeta Designer: Kelvin Climb. O foco dessas lições (17) é como a luz é usada para explorar o Sistema Solar. Na lição (60 minutos) & # 8220Planet Designer: Kelvin Climb & # 8221, os alunos criam um planeta usando um jogo de computador e mudam os recursos do planeta para aumentar ou diminuir a temperatura do planeta. Os alunos exploram alguns dos mesmos princípios que os cientistas usam para determinar a probabilidade de um planeta manter o fluxo de água, um ingrediente essencial para a vida como a conhecemos. O uso de simulação por computador é uma ferramenta poderosa na busca de vida e das condições de vida no sistema solar e além. Universidade do Colorado, Boulder / NASA. http://lasp.colorado.edu/home/wp-content/uploads/2013/06/KelvinClimb_teacher_20130617.pdf

6-12 (3-5 adaptável) Project Spectra! Planeta Designer: Retro Planeta Vermelho. O foco dessas lições (17) é como a luz é usada para explorar o Sistema Solar. Na lição (60 minutos) “Planet Designer: Retro Planet Red”, os alunos aprendem sobre o passado e o presente de Marte antes de explorar a pressão e a força do efeito estufa necessárias para que Marte tenha uma superfície aquosa como tinha no passado. A água é um ingrediente chave para a vida. Universidade do Colorado, Boulder / NASA. http://lasp.colorado.edu/home/wp-content/uploads/2013/06/Retro_Planet_Red_teacher_20130617.pdf

Do 6º ao 8º ano ou Aluno adulto de construção

Um atributo comum a todos os seres vivos que conhecemos é a necessidade de água para sobreviver. Mesmo os organismos que vivem em locais muito secos precisam de água para viver. Por quê? Por que a água é tão importante para os seres vivos? Uma razão pela qual a água é tão importante é porque ela é um líquido. Isso significa que ele pode mover os materiais necessários para as reações químicas. Essas reações incluem a capacidade das células de obter energia e remover os resíduos.

A água é composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio que formam uma molécula. Mas a água é um certo tipo de molécula chamada & # 8220 molécula polar & # 8221. As moléculas polares têm um lado da molécula que é um pouco mais carregado positivamente e o outro lado um pouco mais carregado negativamente. Isso permite que a água se separe ou dissolva mais facilmente outras moléculas. É por isso que você pode dissolver o sal na água! Na verdade, existem muitos outros líquidos que podem fazer isso, mas a água também tem outras vantagens. A água é muito abundante. Cerca de 70% da superfície da Terra é coberta por água, desde nossos oceanos e lagos até nossos rios e riachos. Acontece que a água também é abundante no sistema solar. Os cometas têm muita água dentro deles, há ampla evidência de que existia água líquida no antigo Marte em grandes quantidades e muitas luas têm água sob suas superfícies.

A água é superimportante para a vida como a conhecemos! Pode haver outras formas de vida por aí que não dependem da água como nós, mas procurar vida alienígena em lugares com muita água é uma boa maneira de começar a procurar uma possível vida extraterrestre.

Idéias básicas disciplinares

LS1.C: Organização para Fluxo de Matéria e Energia em Organismos: Plantas, algas (incluindo fitoplâncton) e muitos microrganismos usam a energia da luz para fazer açúcares (alimentos) a partir do dióxido de carbono da atmosfera e água por meio do processo de fotossíntese, que também libera oxigênio. Esses açúcares podem ser usados ​​imediatamente ou armazenados para crescimento ou uso posterior. (MS-LS1-6)

PS3.A: Definições de energia: O termo & # 8220heat & # 8221 usado na linguagem cotidiana se refere tanto à energia térmica (o movimento dos átomos ou moléculas dentro de uma substância) e à transferência dessa energia térmica de um objeto para outro. Na ciência, o calor é usado apenas para este segundo significado, ele se refere à energia transferida devido à diferença de temperatura entre dois objetos. A temperatura é uma medida da energia cinética média das partículas da matéria. A relação entre a temperatura e a energia total de um sistema depende dos tipos, estados e quantidades de matéria presentes. (MS-PS3-3, MS-PS3-4)

PS3.D: Energia em processos químicos e vida cotidiana: A reação química pela qual as plantas produzem moléculas alimentares complexas (açúcares) requer uma entrada de energia (ou seja, da luz solar) para ocorrer. Nessa reação, o dióxido de carbono e a água se combinam para formar moléculas orgânicas baseadas em carbono e liberar oxigênio.

ESS2.C: Os papéis da água nos processos de superfície da Terra e # 8217s: Os movimentos da água & # 8217s & # 8212 tanto na terra quanto no subsolo & # 8212 causam intemperismo e erosão, que mudam as características da superfície da terra e criam formações subterrâneas. (MS-ESS2-2)

ESS3.A: Recursos naturais: Os humanos dependem da terra, do oceano, da atmosfera e da biosfera da Terra para muitos recursos diferentes. Minerais, água doce e recursos da biosfera são limitados e muitos não são renováveis ​​ou substituíveis ao longo da vida humana. (MS-ESS3-1)

Conceitos Transversais

Estrutura e função: Estruturas e sistemas complexos e microscópicos podem ser visualizados, modelados e usados ​​para descrever como sua função depende das relações entre suas partes, portanto, estruturas / sistemas naturais complexos podem ser analisados ​​para determinar como funcionam. (MS-LS1-2)

Grandes ideias: Todas as coisas vivas na Terra precisam de água. É fundamental para o funcionamento celular. Visto que a água é vital para a vida na Terra, lugares fora da Terra que têm água são de grande interesse. Como molécula polar, tem propriedades químicas específicas, como a capacidade de dissolver outras moléculas. Água foi encontrada em outros lugares além da Terra, como Marte e meteoritos. Como a água é tão universal, os astrobiólogos procuram a água em outros mundos como um indicador de vida possível.

Limites: Os alunos nesta faixa de grau constroem uma explicação científica com base em evidências de como as distribuições desiguais de minerais, energia e recursos hídricos subterrâneos da Terra são o resultado de processos de geociência passados ​​e atuais. A ênfase está em como esses recursos são limitados e normalmente não renováveis. (MS-ESS3-1)

K-8 Água na Biosfera. Nesta aula de uma hora, os alunos fazem suas próprias observações qualitativas ao ar livre. Em seguida, eles examinam a vida que viram e como a água na biosfera é parte do grande ciclo da água na Terra. Esta lição pode ser independente ou ser parte de uma unidade maior que inclui o ciclo da água, a água da Terra e as esferas em interação. NASA. https://pmm.nasa.gov/education/lesson-plans/water-biosphere

K-8 O ciclo da água. Nesta lição de uma hora, os alunos participam de uma busca na web para aprender sobre o ciclo da água e, em seguida, constroem um mini-modelo do ciclo da água para observar como a água se move através dos quatro sistemas da Terra. Esta lição pode ser independente ou fazer parte de uma unidade maior que inclui a água na biosfera, a água da Terra e as esferas em interação. NASA. https://pmm.nasa.gov/education/lesson-plans/water-cycle

5-12 Astrobiology Graphic Histories. Edição 5: Astrobiologia e a Terra. Esses livros gráficos relacionados à astrobiologia são engenhosos e habilmente criados para contar a história da astrobiologia de uma maneira totalmente nova. A série completa ilustra a espinha dorsal da astrobiologia, desde os extremófilos até a exploração dentro e fora do sistema solar. Esta edição explica como os astrobiólogos exploram ambientes analógicos na Terra a fim de compreender melhor os ambientes que poderiam suportar vida em outros mundos como Marte. Estudar a Terra é a chave para compreender o potencial da vida no universo. NASA. https://astrobiology.nasa.gov/resources/graphic-histories/

6-12 Ciência do quadro geral: repleta de vida. “Siga a água” é o mantra de quem busca vida fora da Terra. Onde há água, pode haver vida. Este podcast apresenta um passeio pelos corpos aquáticos do sistema solar que são promissores para a biologia: Europa, Enceladus, Marte e Titã. O cientista Seth Shostak do SETI apresenta este programa de rádio sobre vários tópicos da ciência, cosmologia, física, astronomia e astrobiologia. Shostak entrevista especialistas e explica importantes descobertas e conceitos, inclusive em seus programas semanais de 50 minutos. http://www.bigpicturescience.org/episodes/Rife_with_Life e http://www.bigpicturescience.org/Astrobiology_Index

6-12 Astrobiology Math. Esta coleção de problemas matemáticos fornece um vislumbre autêntico da ciência da astrobiologia moderna e questões de engenharia, muitas vezes envolvendo dados de pesquisa reais. Os alunos exploram conceitos em astrobiologia por meio de cálculos. Os tópicos relevantes incluem gelo ou água? (página 49) e Gelo para Água & # 8230O poder de um pouco de calor! (página 51). NASA. https://www.nasa.gov/pdf/637832main_Astrobiology_Math.pdf

6-12 (3-5 adaptável) Project Spectra! - Designer de planeta: Kelvin Climb. O foco dessas lições (17) é como a luz é usada para explorar o Sistema Solar. Na lição (60 minutos) & # 8220Planet Designer: Kelvin Climb & # 8221, os alunos criam um planeta usando um jogo de computador e mudam os recursos do planeta para aumentar ou diminuir a temperatura do planeta. Os alunos exploram alguns dos mesmos princípios que os cientistas usam para determinar a probabilidade de um planeta manter o fluxo de água, um ingrediente essencial para a vida como a conhecemos. O uso de simulação por computador é uma ferramenta poderosa na busca de vida e das condições de vida no sistema solar e além. Universidade do Colorado, Boulder / NASA. http://lasp.colorado.edu/home/wp-content/uploads/2013/06/KelvinClimb_teacher_20130617.pdf

6-12 (3-5 adaptável) Project Spectra! Planeta Designer: Retro Planet Red. O foco dessas lições (17) é como a luz é usada para explorar o Sistema Solar. Na lição (60 minutos) “Planet Designer: Retro Planet Red”, os alunos aprendem sobre o passado e o presente de Marte antes de explorar a pressão e a força do efeito estufa necessárias para que Marte tenha uma superfície aquosa como tinha no passado. A água é um ingrediente chave para a vida. Universidade do Colorado, Boulder / NASA. http://lasp.colorado.edu/home/wp-content/uploads/2013/06/Retro_Planet_Red_teacher_20130617.pdf

8-10 Problema 275 do SpaceMath: Água na Lua! Os alunos estimam a quantidade de água na lua usando dados do Deep Impact / EPOXI e do experimento do Mapper de Mineralogia da Lua da NASA & # 8217s na espaçonave Chandrayaan-1. [Tópicos: geometria, volumes esféricos e áreas de superfície, notação científica] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/moon/6Page11.pdf

8-10 Problema 264 do SpaceMath: Água nas Superfícies Planetárias. Os alunos trabalham com watts e Joules para estudar o derretimento do gelo. [Tópicos: conversão de unidades, taxas] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/astrob/Astro3.pdf

8-10 Problema 121 do SpaceMath: Gelo em Mercúrio? Desde 1990 e # 8217, radioastrônomos mapearam Mercúrio. Uma curiosidade notável é que, nas regiões polares, algumas crateras parecem ter & # 8216refletividade anômala & # 8217 nas áreas sombreadas dessas crateras. Uma interpretação é que isso é causado pelo gelo subterrâneo. A espaçonave MESSENGER espera explorar essa questão nos próximos anos. Nesta atividade, os alunos medem as áreas de superfície desses depósitos de gelo em potencial e calculam o volume de água que eles implicam. [Tópicos: volume da área de um círculo, densidade, conversão de unidades] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/planets/4Page23.pdf

Do 9º ao 12º ano ou Adulto sofisticado

Toda a vida neste planeta precisa de água para sobreviver. Algumas vidas podem viver com muito pouca água em lugares extremamente secos, mas eles ainda precisam de água. Enquanto nos esforçamos para encontrar vida fora da Terra, é importante considerar o que a vida na Terra nos diz sobre onde procurar. Por que a água é tão importante para a vida? A água suporta as funções celulares. Todos os organismos são feitos de células, desde micróbios até os maiores animais. Todas as funções da vida são completadas dentro das células.A vida precisa que reações químicas ocorram a fim de ganhar energia, crescer e se livrar dos resíduos. A água é um líquido que permite que ocorra a química da vida. É também uma molécula polar que permite que a maioria das outras moléculas sejam dissolvidas. Por isso, chamamos a água de & # 8220solvente & # 8221. Ter um solvente tão bom como a água é fundamental para o funcionamento da vida. Mas também existem algumas outras razões pelas quais a água é tão importante:

Água é abundante! O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo e o oxigênio, o mais abundante na crosta terrestre. Na Terra, cerca de 70% da superfície é coberta por água. Mas também há muita água em outros lugares de nosso sistema solar. Por exemplo, nós encontramos muitas linhas de evidência de que existia muita água na superfície de Marte durante seus primeiros tempos, e atualmente Marte tem muita água congelada sob sua superfície. Os cometas contêm principalmente gelo de água. Existem muitas luas em nosso sistema solar que são feitas de muito gelo de água, e existem até mesmo algumas luas com oceanos de água líquida sob suas crostas geladas (como Europa e Enceladus).

A água ainda tem outras vantagens como solvente para a vida. Por exemplo, a água permanece na fase líquida em uma grande faixa de temperaturas em comparação com alguns outros solventes. Isso permite que mais lugares tenham potencial para água líquida. Ele também tem uma alta capacidade de aquecimento. Isso significa que a água oferece alguma proteção aos organismos contra mudanças rápidas ou drásticas de temperatura.

A água também tem uma propriedade interessante no que diz respeito à densidade do gelo. Para muitas moléculas, o sólido tem uma densidade maior do que o líquido. Portanto, para a maioria das moléculas, o sólido afunda no líquido. Mas este não é o caso da água. Para a água, o gelo é menos denso do que a água líquida. É por isso que o gelo flutua! Se isso não acontecesse, todos os organismos que vivem no fundo dos lagos no inverno estariam completamente congelados. Mas, pior ainda, durante os tempos da história de nosso planeta em que o mundo ficou muito frio (causando o que chamamos de Snowball Earth), se a água congelada afundasse, então toda a vida oceânica da Terra ficaria congelada e talvez morresse!

Se queremos entender como a vida funciona, então é realmente importante entender a química da água. E os astrobiólogos que estão se perguntando se estamos sozinhos no universo, precisam estar cientes do potencial da água ser importante também para outros tipos de vida. No momento, estamos investigando mundos como Enceladus e Europa, Marte e outros corpos do sistema solar que mostram sinais de água. Além disso, além de nosso sistema solar, estamos procurando exoplanetas que tenham potencial para água líquida em suas superfícies, uma vez que podem ser lugares importantes para procurarmos por possível vida extraterrestre.

Idéias básicas disciplinares

PS3.A: Definições de energia: A energia do movimento é apropriadamente chamada de energia cinética, é proporcional à massa do objeto em movimento e cresce com o quadrado de sua velocidade. (MS-PS3-1) ▪Um sistema de objetos também pode conter energia armazenada (potencial), dependendo de suas posições relativas. (MS-PS3-2) A temperatura é uma medida da energia cinética média das partículas da matéria. A relação entre a temperatura e a energia total de um sistema depende dos tipos, estados e quantidades de matéria presentes. (MS-PS3-3, MS-PS3-4)

PS3.D: Energia em processos químicos e vida cotidiana: A reação química pela qual as plantas produzem moléculas alimentares complexas (açúcares) requer uma entrada de energia (ou seja, da luz solar) para ocorrer. Nessa reação, o dióxido de carbono e a água se combinam para formar moléculas orgânicas baseadas em carbono e liberar oxigênio. (MS-LS1-6)

LS2.C: Dinâmica do ecossistema, funcionamento e resiliência: A biodiversidade descreve a variedade de espécies encontradas nos ecossistemas terrestres e oceânicos da Terra. A completude ou integridade da biodiversidade de um ecossistema e # 8217s é freqüentemente usada como uma medida de sua saúde. (MS-LS2-5)

ESS2.A: Materiais e sistemas da Terra e # 8217s: Todos os processos da Terra são o resultado do fluxo de energia e do ciclo de matéria dentro e entre os sistemas do planeta. Esta energia é derivada do interior quente do Sol e da Terra. A energia que flui e a matéria que circula produzem mudanças químicas e físicas nos materiais e organismos vivos da Terra. (MS-ESS2-1)

ESS2.C: Os papéis da água nos processos de superfície da Terra e # 8217s: A água circula continuamente entre a terra, o oceano e a atmosfera por meio da transpiração, evaporação, condensação e cristalização e precipitação, bem como fluxos descendentes na terra. (MS-ESS2-4) ▪ Os movimentos globais da água e suas mudanças na forma são impulsionados pela luz solar e pela gravidade. (MS-ESS2-4)

ESS3.A: Recursos naturais: Os humanos dependem da terra, do oceano, da atmosfera e da biosfera da Terra para muitos recursos diferentes. Minerais, água doce e recursos da biosfera são limitados e muitos não são renováveis ​​ou substituíveis ao longo da vida humana. Esses recursos são distribuídos de forma desigual ao redor do planeta como resultado de processos geológicos anteriores. (MS-ESS3-1)

ESS2.D: Tempo e clima: O tempo e o clima são influenciados por interações que envolvem a luz solar, o oceano, a atmosfera, o gelo, os acidentes geográficos e os seres vivos. Essas interações variam com a latitude, altitude e geografia local e regional, todas as quais podem afetar os padrões de fluxo oceânico e atmosférico. (MS-ESS2-6) O oceano exerce uma grande influência sobre o tempo e o clima, absorvendo energia do Sol, liberando-a ao longo do tempo e redistribuindo-a globalmente por meio das correntes oceânicas. (MS-ESS2-6)

Conceitos Transversais

Estabilidade e mudança: Grande parte da ciência lida com a construção de explicações de como as coisas mudam e como permanecem estáveis. (HS-ESS2-7)

Grandes ideias: Todas as coisas vivas precisam de água. A água é crítica para a função celular, reações químicas e regulação térmica. A água é menos densa quando sólida e permanece no mesmo estado em uma ampla faixa de temperatura. É abundante na Terra e um fio condutor comum entre todas as coisas vivas. Água foi encontrada em outros lugares além da Terra, como Marte e meteoritos. Como a água é tão universal, os astrobiólogos procuram por água na superfície e na atmosfera dos exoplanetas como um indicador de que o planeta pode sustentar vida. Compreender a química da água é importante para entender como a vida funciona.

Limites: Nesta faixa de grau, os alunos investigam as propriedades da água e seus efeitos nos materiais e processos de superfície da Terra, incluindo investigações químicas como intemperismo químico e recristalização. (HS-ESS2-5)

5-12 Astrobiology Graphic Histories. Edição 5: Astrobiologia e a Terra. Esses livros gráficos relacionados à astrobiologia são engenhosos e habilmente criados para contar a história da astrobiologia de uma maneira totalmente nova. A série completa ilustra a espinha dorsal da astrobiologia, desde os extremófilos até a exploração dentro e fora do sistema solar. Esta edição explica como os astrobiólogos exploram ambientes analógicos na Terra a fim de compreender melhor os ambientes que poderiam suportar vida em outros mundos como Marte. Estudar a Terra é a chave para compreender o potencial da vida no universo. NASA. https://astrobiology.nasa.gov/resources/graphic-histories/

6-12 Ciência do quadro geral: repleta de vida. “Siga a água” é o mantra de quem busca vida fora da Terra. Onde há água, pode haver vida. Este podcast apresenta um passeio pelos corpos aquáticos do sistema solar que são promissores para a biologia: Europa, Enceladus, Marte e Titã. O cientista Seth Shostak do SETI apresenta este programa de rádio sobre vários tópicos da ciência, cosmologia, física, astronomia e astrobiologia. Shostak entrevista especialistas e explica importantes descobertas e conceitos, inclusive em seus programas semanais de 50 minutos. http://www.bigpicturescience.org/episodes/Rife_with_Life e http://www.bigpicturescience.org/Astrobiology_Index

6-12 Astrobiology Math. Esta coleção de problemas matemáticos fornece um vislumbre autêntico da ciência da astrobiologia moderna e questões de engenharia, muitas vezes envolvendo dados de pesquisa reais. Os alunos exploram conceitos em astrobiologia por meio de cálculos. Os tópicos relevantes incluem gelo ou água? (página 49) e Gelo para Água & # 8230O poder de um pouco de calor! (página 51). NASA. https://www.nasa.gov/pdf/637832main_Astrobiology_Math.pdf

6-12 (3-5 adaptável) Project Spectra! - Designer de planeta: Kelvin Climb. O foco dessas lições (17) é como a luz é usada para explorar o Sistema Solar. Na lição (60 minutos) & # 8220Planet Designer: Kelvin Climb & # 8221, os alunos criam um planeta usando um jogo de computador e mudam os recursos do planeta para aumentar ou diminuir a temperatura do planeta. Os alunos exploram alguns dos mesmos princípios que os cientistas usam para determinar a probabilidade de um planeta manter o fluxo de água, um ingrediente essencial para a vida como a conhecemos. O uso de simulação por computador é uma ferramenta poderosa na busca de vida e das condições de vida no sistema solar e além. Universidade do Colorado, Boulder / NASA. http://lasp.colorado.edu/home/wp-content/uploads/2013/06/KelvinClimb_teacher_20130617.pdf

6-12 (3-5 adaptável) Project Spectra! Planeta Designer: Retro Planet Red. O foco dessas lições (17) é como a luz é usada para explorar o Sistema Solar. Na lição (60 minutos) “Planet Designer: Retro Planet Red”, os alunos aprendem sobre o passado e o presente de Marte antes de explorar a pressão e a força do efeito estufa necessárias para que Marte tenha uma superfície aquosa como tinha no passado. A água é um ingrediente chave para a vida. Universidade do Colorado, Boulder / NASA. http://lasp.colorado.edu/home/wp-content/uploads/2013/06/Retro_Planet_Red_teacher_20130617.pdf

8-10 Problema 275 do SpaceMath: Água na Lua! Os alunos estimam a quantidade de água na lua usando dados do Deep Impact / EPOXI e do experimento do Mapper de Mineralogia da Lua da NASA & # 8217s na espaçonave Chandrayaan-1. [Tópicos: geometria, volumes esféricos e áreas de superfície, notação científica] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/moon/6Page11.pdf

8-10 Problema 264 do SpaceMath: Água nas Superfícies Planetárias. Os alunos trabalham com watts e Joules para estudar o derretimento do gelo. [Tópicos: conversão de unidades, taxas] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/astrob/Astro3.pdf

8-10 Problema 121 do SpaceMath: Gelo em Mercúrio? Desde 1990 e # 8217, radioastrônomos mapearam Mercúrio. Uma curiosidade notável é que, nas regiões polares, algumas crateras parecem ter & # 8216refletividade anômala & # 8217 nas áreas sombreadas dessas crateras. Uma interpretação é que isso é causado pelo gelo subterrâneo. A espaçonave MESSENGER espera explorar essa questão nos próximos anos. Nesta atividade, os alunos medem as áreas de superfície desses depósitos de gelo em potencial e calculam o volume de água que eles implicam. [Tópicos: volume da área de um círculo, densidade, conversão de unidades] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/planets/4Page23.pdf

9-12 Problema 338 do SpaceMath: Asteróides e gelo. Os alunos calculam quanto gelo pode estar presente no asteroide 24-Themis com base em descobertas recentes da NASA [Tópicos: massa = densidade x volume volume de uma concha esférica] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/astrob/6Page154. pdf

9-12 Problema 287 do SpaceMath: LCROSS vê água na lua. Os alunos usam informações sobre a pluma criada pelo impactador LCROSS para estimar a concentração (limite inferior) de água no rególito lunar em uma cratera sombreada. [Tópicos: volumes de geometria massa = densidade x volume] https://spacemath.gsfc.nasa.gov/moon/6Page66.pdf

Extensões de enredo

Água é tão legal!

O intervalo de temperaturas em que a água permanece líquida é bastante grande em comparação com a maioria dos outros solventes comuns. Por exemplo, no nível do mar, o metano congela a -182 Celsius e # 169 e ferve a -162 C (uma faixa de 21 C) e a amônia congela a -78 C e ferve a -34 C (uma faixa de 44 C), entretanto a água congela a 0 C e ferve a 100 C (um intervalo de 100 C). Isso significa que a faixa de temperatura em que a água é líquida é mais que o dobro da amônia e quase cinco vezes mais que a do metano.

A água tem uma alta tensão superficial. Isso significa que as moléculas na superfície de um corpo de água são atraídas umas pelas outras e mantêm-se juntas. Você mesmo pode ver isso enchendo um copo com água até o topo e depois vendo quantas gotas de água a mais você pode colocar nele. Você ficará surpreso ao descobrir que pode realmente colocar um pouco mais de água no copo! A alta tensão superficial da água também é o motivo de alguns insetos, como os striders aquáticos, serem capazes de se mover sobre a água sem afundar nela. Também está relacionado a algo chamado & # 8220 ação capilar & # 8221, que é usado por muitas plantas para tirar água do solo contra a gravidade.

Na verdade, é muito raro que um solvente seja mais denso como um líquido do que como um sólido. Conhecemos outros elementos e moléculas que são mais densos como líquidos, mas é muito mais comum que a forma sólida de uma substância seja mais densa.

[nota: isso é bastante avançado] O oxigênio é um membro do grupo de elementos conhecido como & # 8220 família do oxigênio & # 8221 (às vezes também chamados de calcogênios). Estes são os elementos da tabela periódica que estão no grupo 16 (a coluna vertical começando com oxigênio e descendo). Eles incluem oxigênio (O), enxofre (S), selênio (Se), telúrio (Te) e polônio (Po). Todos esses elementos podem formar ligações com dois átomos de hidrogênio. No entanto, nenhum dos outros calcogênios chega perto do oxigênio em sua ampla faixa de temperaturas onde ele é líquido. Isso ocorre porque o oxigênio é muito mais eletronegativo (muito mais ganancioso para os elétrons) e torna uma molécula muito mais polar do que as outras. Essa polaridade maior leva a ligações de hidrogênio mais fortes e a uma faixa maior de temperaturas para a água líquida.

Inscreva-se para receber as últimas notícias, eventos e oportunidades do Programa de Astrobiologia da NASA.


Nossa galáxia da Via Láctea: quão grande é o espaço?

Quando falamos sobre a enormidade do cosmos, é muito fácil jogar fora grandes números, mas muito mais difícil compreender quão grandes, quão longe e quão numerosos os corpos celestes realmente são.

Para ter uma noção melhor, por exemplo, das distâncias reais aos exoplanetas & ndash planetas ao redor de outras estrelas & ndash, podemos começar com o teatro em que os encontramos, a Via Láctea.

O que é uma galáxia, afinal?

Nossa galáxia é uma coleção de estrelas gravitacionalmente ligadas, girando em uma espiral através do espaço. Com base nas imagens mais profundas obtidas até agora, é uma das cerca de 2 trilhões de galáxias no universo observável. Grupos deles são agrupados em aglomerados de galáxias, e estes em superaglomerados, os superaglomerados são organizados em camadas imensas que se estendem por todo o universo, intercaladas com vazios escuros e emprestando ao todo uma espécie de estrutura de teia de aranha. Nossa galáxia provavelmente contém de 100 a 400 bilhões de estrelas e tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro. Isso parece enorme, e é, pelo menos até começarmos a compará-lo com outras galáxias. Nossa vizinha galáxia de Andrômeda, por exemplo, tem cerca de 220.000 anos-luz de largura. Outra galáxia, IC 1101, se estende por até 4 milhões de anos-luz.

Ok, tudo bem, mas o que diabos é um ano-luz?

Que bom que você perguntou. É um dos padrões celestes mais comumente usados, a distância que a luz viaja em um ano. A luz percorre o espaço interestelar a 186.000 milhas (300.000 quilômetros) por segundo (mais de 66 viagens em todo os Estados Unidos, em um segundo). Multiplique isso por todos os segundos em um ano e você terá 5,8 trilhões de milhas (9,5 trilhões de quilômetros). Apenas para referência, a Terra está a cerca de oito minutos-luz do sol. Uma viagem à velocidade da luz até a borda de nosso sistema solar & ndash os confins da Nuvem de Oort, uma coleção de cometas dormentes bem lá fora & ndash levaria cerca de 1,87 anos. Continue indo para Proxima Centauri, nossa estrela vizinha mais próxima, e planeje chegar em 4,25 anos à velocidade da luz.

Se você pudesse viajar na velocidade da luz. Que, a menos que você obtenha um fóton (uma partícula de luz), você pode & rsquot e, pela física atual, talvez nunca seja possível. Mas estou divagando.

Podemos voltar para aqueles planetas e hellipX?

Exoplanetas. Vamos lançar mais alguns números grandes. Primeiro, quantos são? Com base nas observações feitas pelo telescópio espacial Kepler da NASA e rsquos, podemos prever com segurança que cada estrela que você vê no céu provavelmente hospeda pelo menos um planeta. Realisticamente, provavelmente estamos falando sobre sistemas multiplanetários, em vez de apenas planetas individuais. Em nossa galáxia de centenas de bilhões de estrelas, isso empurra o número de planetas potencialmente para trilhões. Detecções confirmadas de exoplanetas (feitas pelo Kepler e outros telescópios, tanto no espaço quanto no solo) agora chegam a mais de 3.900 & ndash e isso & rsquos olhando apenas para pequenas fatias de nossa galáxia. Muitos deles são mundos pequenos e rochosos que podem estar na temperatura certa para que a água líquida se acumule em suas superfícies.

Onde está o mais próximo desses exoplanetas?

É um pequeno planeta provavelmente rochoso orbitando Proxima Centauri & ndash como mencionado antes, a próxima estrela acabou. A pouco mais de quatro anos-luz de distância, ou 24 trilhões de milhas em linha reta. Se uma companhia aérea oferecesse um voo de jato para lá, demoraria 5 milhões de anos. Não se sabe muito sobre este mundo, sua órbita próxima e o brilho periódico de sua estrela reduzem suas chances de ser habitável.

I & rsquod também aponta para o sistema TRAPPIST-1: sete planetas, todos aproximadamente na faixa de tamanho da Terra e rsquos, orbitando uma estrela anã vermelha a cerca de 40 anos-luz de distância. Eles são muito provavelmente rochosos, com quatro na & ldquohabitable zone & rdquo & ndash distância orbital permitindo água líquida potencial na superfície. E a modelagem por computador mostra que alguns têm uma boa chance de serem mundos aquosos e ndash ou gelados. Nos próximos anos, poderemos descobrir se eles têm atmosferas ou oceanos, ou mesmo sinais de habitabilidade.

OK. Obrigado. Eu preciso ir.

Eu entendo. Você tem pouco tempo. Isso me lembra: você sabia que o tempo fica mais lento na presença da gravidade?

Eu sei que está diminuindo a velocidade agora.

Acho que é uma discussão para outra hora.

Este blog é moderado para remover spam, trolling e solicitações deste site do governo. Fazemos o possível para aprovar comentários o mais rápido possível.


Suíte presidencial

Esses morangos devem ser coletados durante a perseguição do chefe com o Sr. Oshiro!

Morango # 23

Quando você encontrar interruptores na perseguição, você estará perto do morango. Ao agarrar a segunda chave, você precisa ricochetear na cabeça do Sr. Oshiro para obter altura suficiente para limpar a matéria negra e agarrar o morango flutuante.

Morango # 24

Este morango é fácil de detectar. Durante a perseguição, você vê uma pequena estrutura pela qual deve passar. O morango está no topo. Escale a parede esquerda e pule pela abertura para agarrar o morango e pousar do outro lado.

Morango # 25

O morango final do capítulo 3 está no fim da perseguição. Você o verá pairando baixo sobre alguma matéria negra. Caia e corra para a direita para agarrar e agarrar a parede. Suba para protegê-lo!