Campo magnético primitivo teria permitido vida na Terra

Estrutura foi fundamental para preservar a atmosfera do planeta e evitar a destruição de moléculas biológicas

RICARDO ZORZETTO | Edição Online 14:38 16 de março de 2016

© M. WEISS / CFA

Reconstrução artística da estrela Kappa 1 Ceti, com atividade semelhante à que o Sol deve ter tido quando muito jovem (500 milhões de anos): sem a proteção de um campo magnético, a Terra teria sua atmosfera destruída e se tornaria inabitável.

Consulte um pesquisador que investiga a origem da vida na Terra e provavelmente ouvirá que duas condições foram necessárias para que ela surgisse: a existência de água líquida e de uma atmosfera capaz de reter um pouco de calor e gerar, a partir de moléculas muito simples, outras mais complexas que formam os seres vivos. Esses fatores, porém, parecem não ter sido suficientes. Um estudo publicado nesta quarta-feira (11/3) na revista Astrophysical Journal Letters sugere que a vida no planeta poderia ter sido fulminada bem no início caso bilhões de anos atrás não existisse um escudo magnético como o que o atualmente protege a Terra das partículas e do excesso de radiação emitidos pelo Sol.

Uma equipe internacional coordenada pelo astrofísico brasileiro José-Dias do Nascimento Júnior, professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), chegou a essa conclusão depois de investigar ao longo dos últimos anos a atividade da estrela Kappa 1 Ceti, uma espécie de Sol bem jovem. Visível no céu à direita da constelação de Órion, a Kappa 1 Ceti é a décima estrela mais brilhante da constelação da Baleia e, em quase tudo, é semelhante ao Sol: tem praticamente as mesmas massa, temperatura e composição química. Por causa dessas características, os astrofísicos dizem que ela é uma análoga solar (ver Pesquisa FAPESP nº 175). A principal diferença está na idade. A Kappa 1 Ceti tem algo entre 400 milhões e 600 milhões de anos, enquanto o Sol já chegou aos 4,6 bilhões. Como não é possível voltar no tempo, os pesquisadores se baseiam no comportamento das análogas do Sol atrás de pistas de como teria sido o ambiente do Sistema Solar no passado e como pode vir a ser no futuro. Distante apenas 30 anos-luz do Sistema Solar – bem próximo em termos astronômicos –, a estrela chamou a atenção por ter a idade que o Sol teria quando a vida surgiu na Terra, por volta de 3,8 bilhões de anos atrás.

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Kappa 1 Ceti, estrela semelhante ao Sol quando jovem, localiza-se no céu próximo à constelação de Órion

Em colaboração com astrofísicos do Observatório do Pic du Midi, nos Pireneus franceses, Nascimento registrou ao longo de meses o comportamento do campo magnético da estrela, que oscila à medida que ela completa, a cada nove dias, uma volta em torno de seu próprio eixo. Nascimento usou essas informações para alimentar um programa de computador que simulou a atividade do campo magnético da Kappa 1 Ceti e calculou a concentração de partículas que ela lança para o espaço. Os resultados mostraram que o campo magnético da estrela é, em média, 50 vezes mais intenso que o do Sol hoje. Também revelaram que os ventos que emanam dela são 50 vezes mais vigorosos do que o vento solar atual e jogam no meio interestelar cerca de 1 quatrilhão de toneladas de matéria por ano.

“Um planeta que estivesse tão distante de Kappa 1 Ceti quando a Terra está do Sol seria bombardeado por uma quantidade de radiação e partículas energéticas suficiente para varrer sua atmosfera e destruir moléculas necessárias à vida, como os aminoácidos”, afirma Nascimento, que também é pesquisador-visitante do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, nos Estados Unidos.

Nascimento, então, simulou o que ocorreria se o hipotético planeta – ainda não se sabe se há planetas orbitando Kappa 1 Ceti – tivesse um campo magnético tão intenso quanto era o da Terra nos primórdios do Sistema Solar. No ano passado o geofísico John Tarduno, da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, conseguiu medir o campo magnético de amostras de zircão com idades variando de 3,3 bilhões a 4,2 bilhões de anos extraídas de uma região no oeste da Austrália e reconstituir o campo magnético terrestre primitivo. Naquele período, quando as primeiras formas de vida provavelmente começaram se formar nos oceanos, o campo magnético do planeta era semelhante ao atual ou apenas um pouco mais fraco.

© ALINE VIDOTTO / OBSERVATÓRIO DE GENEBRA E TRINITY COLLEGE, DUBLIN

Simulação feita por computador das linhas de campo magnético (cinza) da Kappa 1 Ceti: a atividade magnética da estrela gera um vento de partículas 50 vezes mais intenso do que o vento solar.

Nas novas simulações, Nascimento constatou que aquele campo magnético já seria suficiente para proteger o planeta da fúria de um sol jovem semelhante a Kappa 1 Ceti. Como o vento solar era mais intenso e a quantidade de radiação maior, a chamada magnetopausa – região do espaço em que o campo magnético da Terra forma uma barreira às partículas vindas do Sol – estaria bem mais próxima do planeta. “Hoje a magnetopausa está a cerca de 60 mil quilômetros da Terra, aproximadamente um sexto da distância até a Lua”, explica Nascimento. “No início da existência do Sistema Solar, deve ter ficado a metade ou até um terço dessa distância.” Segundo Nascimento, a radiação vinda do Sol foi importante para a formação das moléculas complexas que deram origem à vida, mas, em excesso, ela poderia ter destruído completamente essas moléculas.

“Naquelas condições, a vida seria extinta em qualquer planeta que estivesse àquela distância do Sol sem a proteção de um campo magnético”, diz o astrofísico. O abrandamento da radiação e do vento solares teria permitido posteriormente a expansão do campo magnético terrestre e a magnetopausa ocupar sua posição atual. “Quem estuda a química da vida terá de passar a levar o efeito do campo magnético em consideração”, conclui Nascimento.

“O trabalho permite ter uma ideia de como era a atividade magnética do Sol quando os primeiros sinais de vida começaram a surgir na Terra”, comenta o astrofísico Jorge Meléndez, da Universidade de São Paulo, que também estuda estrelas semelhantes ao Sol. “A radiação altamente energética naquela época poderia dificultar o surgimento da vida na Terra sem a proteção de um campo magnético.” Enquanto a vida florescia por aqui, o oposto pode ter ocorrido com Marte, planeta que também se encontra na zona considerada habitável do Sistema Solar. “Marte é um caso extremo”, explica Meléndez. O vento solar, especialmente quando o Sol era mais jovem, pode ter varrido a atmosfera marciana porque o planeta não tinha um campo magnético. Além disso, Marte tem uma massa considerada baixa, cerca dez vezes menor que a da Terra, que não foi suficiente para segurar sua atmosfera.

Artigo científico
 
DO NASCIMENTO JR, JD. et al. Magnetic field and wind of Kappa Ceti: towards the planetary habitability of the young Sun when life arose on Earth. Astrophysical Journal Letters. 11 mar. 2016.