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02/08/2018 - Noticias
O fim da família solar - Que vai acontecer com o Sol e os planetas nos próximos bilhões de anos?
por SUPERINTERESSANTE - Daniel Whitmire e Ray Reynolds

 

Que vai acontecer com o Sol e os planetas nos próximos bilhões de anos? Muita coisa ruim: Mercúrio e Vênus vão desaparecer, a Terra ficará sem água e Plutão terá temperaturas altíssimas

Como todas as estrelas, o Sol um dia ficará velho – e isso decretará devastadoras mudanças nos nove planetas que o rodeiam. Quando envelhecer, daqui a bilhões de anos, felizmente, o grande astro onde cabe 1 milhão de planetas como o nosso, ficará 10 mil vezes maior ainda. Tamanha expansão o levará a ocupar no espaço o lugar por onde hoje passa a terra em sua órbita. Será o apocalipse em todo sistema solar. O colossal acréscimo de calor fará montanhas enormes tremer como geléia, luas geladas começarão a derreter e atmosferas espessas devem aparecer onde nunca antes soprou a mais leve brisa.

O destino do Sol já está traçado. Ele se formou há cerca de 4,6 bilhões de anos, junto com os planetas, do colapso de uma nuvem de gás e poeira . Sob o efeito da compressão, a temperatura no interior dessa estrela os poucos chegou a 10 milhões de graus. Nesse ponto, as reações nucleares no seu interior começaram a transformar o hidrogênio em hélio. No período que então se iniciou, que os astrônomos chamam sequência principal, a energia interna contrapôs-se à pressão gravitacional da própria estrela, que assim parou de se contrair, mantendo-se constante (veja tabela). Calcula-se que o Sol permaneça mais 5 bilhões de anos nessa fase – a mais longa da vida de uma estrela.

Durante esse período, no qual surgiu e se multiplicou a vida na Terra, seu brilho só tende a aumentar. Ao surgir, o Sol tinha apenas 70% do brilho atual. No fim da seqüência principal, a luminosidade será três vezes maior do que a atual.
Naturalmente, essa variação se reflete nos planetas. Depois de se formarem, todos os três pequenos planetas irmãos – Vênus, Terra e Marte – provavelmente tinham água em estado líquido, o que é meio caminho andado para o aparecimento da vida. A água aparece quando a temperatura está acima de O°C e a pressão em torno de 6 milibares (1 milibar é 1 milésimo de uma atmosfera terrestre).

Em Vênus, que recebe do Sol duas vezes mais energia do que a Terra, a temperatura começou a aumentar em conseqüência de um fenomenal efeito estufa que teria destruído o oceano primitivo. A água que existia no planeta evaporou-se e se acumulou na atmosfera. O vapor ali funcionou como um gigantesco cobertor, impedindo que o calor escapasse para o espaço depois de refletido pelo planeta. Em seguida, a radiação solar ultravioleta decompôs as moléculas de vapor de água em hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio, mais leve, escapou para o espaço. O oxigênio acabou voltando para o planeta, combinando-se quimicamente com o material rochoso da superfície. Outro gás presente no efeito estufa venusiano – o dióxido de carbono expelido pelos vulcões – se acumulou na atmosfera do planeta, de onde não foi removido pelas chuvas, ao contrário do que aconteceu na Terra. A temperatura em Vênus hoje é de 550°C, o dobro do que seria sem o efeito estufa.

Que aconteceu ao nosso planeta na época em que o Sol brilhava menos? Teoricamente, toda a água da Terra teria ficado congelada. Mas não há evidências de que isso ocorreu. A explicação pode estar no efeito regulador do dióxido de carbono como gás do efeito estufa. Os oceanos não se congelaram e a água manteve um volume estável porque a atmosfera terrestre era mais rica em dióxido de carbono, e a temperatura do solo mais alta. Mas, à medida que o Sol se tornou mais brilhante, mais água evaporou. As chuvas também aumentaram, trazendo o dióxido de carbono à superfície. O gás passou a fazer parte da crosta terrestre, incorporando-se às rochas, e só em parte ínfima voltou à atmosfera terrestre alguns bilhões de anos depois, quando passou a ser liberado pelos vulcões.

Marte, como a Terra, também tinha água quando sua atmosfera era mais densa. Mas ali não havia a mesma atividade geológica que marcou a face terrestre – talvez porque o planeta esfriasse depressa em conseqüência do seu pequeno tamanho. Sem a realimentação da atmosfera pelo dióxido de carbono dos vulcões, o ar de Marte foi se tornando mais fino e a água no estado líquido aos poucos desapareceu da sua superfície. A idade das crateras marcianas indica que os canais escavados pela água devem estar secos há bilhões de anos. Os cientistas imaginam que abaixo da superfície exista um reservatório de gelo capaz de cobrir O solo marciano com 10 metros de água. Toda essa água pode aflorar à superfície daqui a 1 bilhão de anos, quando a energia solar aumentar 20%.

O calor deve sublimar (vaporizar diretamente do estado sólido) a água e o dióxido de carbono que também estaria congelado nas calotas polares marcianas. O aumento da pressão atmosférica acabará permitindo o aparecimento de água líquida nas regiões onde a temperatura chegar a O°C. Em todo o planeta, a temperatura média deve aumentar 10°C. O calor adicional armazenado pelo efeito estufa garante que não faltará água durante os verões marcianos. Exposta à atmosfera, no entanto, esta água deve evaporar facilmente. Então, como no período anterior, durante os 10 milhões de anos seguintes, o dióxido de carbono será removido da atmosfera; não havendo atividade geológica, ficará retido na crosta marciana.

Nos próximos 3 bilhões de anos, quando o brilho do Sol aumentar mais da metade, a atmosfera de Marte será constituída principalmente de vapor de água. Desta vez, o calor – haverá um aumento de 25°C na temperatura – a chuva e a erosão tornarão o clima mais parecido com o da Terra. Esse úmido paraíso marciano a longo prazo, só será ameaçado pela radiação solar ultravioleta. Como ocorreu em Vênus, as moléculas de água, expostas à radiação, devem se quebrar em hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio se perderá no espaço e o oxigênio ficará acumulado na atmosfera. O vapor de água vai acabar desaparecendo. Isso não acontece na Terra porque o nitrogênio é o gás dominante na atmosfera e o vapor fica confinado nas nuvens mais baixas.

De 1 a 3 bilhões de anos adiante, quando Marte estiver começando a ser um planeta hospitaleiro, a Terra estará a caminho de se tornar um deserto. O fenômeno terá causas naturais: um aumento de 10% no fluxo de energia solar sobre a parte mais alta da atmosfera terrestre nos próximos 500 milhões de anos. Isso tenderá a acelerar o efeito estufa como um círculo vicioso. Os oceanos aumentam a evaporação e a evaporação eleva a temperatura. Mais vapor de água na atmosfera bloqueando a passagem do calor tende a aumentar a evaporação. Deixando de lado a hipótese de alguma intervenção humana, que poderia retardar ou apressar esse processo, toda a vida na Terra estará extinta entre os próximos 500 milhões e 1.5 bilhão de anos.

Passados 10 bilhões de anos desde a sua formação, o núcleo do Sol terá queimado todo o seu hidrogênio. O hélio, por sua vez, começará a se contrair sob o efeito da própria gravidade. Sera o fim da sequência principal. Para compensar a contração do núcleo, as camadas externas do Sol vão começar a se expandir e a esfriar. Ele se tornará uma estrela muito maior e mais brilhante e sua cor deixará de ser branca ou amarela para adquirir um tom vermelho. Os astrônomos chamam essa fase gigante vermelha. Mais 1 bilhão de anos e o Sol terá um raio de 30 milhões de quilômetros, ou a metade de sua distância atual de Mercúrio. Se alguém na Terra ainda estivesse vivo, veria o Sol cinqüenta vezes maior no céu e 300 vezes mais brilhante do que hoje. Mercúrio e Vênus vão derreter-se e a temperatura na Terra pode chegar a 750°C.

Enquanto isso, que estará acontecendo com os planetas gigantes além de Marte e seus satélites gelados? Três das quatro grandes luas de Júpiter, chamadas galileanas, com vastos depósitos de água congelada, começarão a derreter feito sorvete. Uma delas, Europa, não só é coberta por uma crosta de gelo quase puro como também possui no subsolo um oceano líquido com 100 quilômetros de profundidade. As outras luas, Ganimedes e Calisto, têm gelo e rochas em proporções quase iguais, embora na superfície o gelo seja predominante (SUPERINTERESSANTE número 2, ano 4). Não se sabe quando esses megasatélites de Júpiter começarão a derreter-se, porque não se tem idéia do volume de amônia presente no gelo da superfície.

Quando a amônia está misturada na água, o gelo só se desfaz a 100°C negativos. Essa será a temperatura local quando o Sol for quatro vezes mais brilhante do que hoje, assim que terminar a fase da seqüência principal. Sem amônia, o descongelamento deve demorar mais. Em qualquer caso, a presença de água em estado líquido nas três luas abriria caminho para o aparecimento de atmosfera – e, como sempre, do efeito estufa resultante da evaporação. O vapor de água aprisiona mais calor e, em conseqüência, aumenta a temperatura local.

Mas a inexorável evolução solar vai mudar o panorama. Quando a grande estrela estiver no fim da fase gigante vermelha, a temperatura nas três luas será de 250°C e a água irá evaporar e se volatizar rapidamente. Entretanto, como esse calor não vai durar muito, sempre sobrará um pouco de água nos satélites de Júpiter. Titã, a maior lua de Saturno, já tem uma atmosfera de nitrogênio e metano e pressão de 1,5 bar, 50% a mais do que na Terra. Pouco se sabe de sua superfície, escondida por uma espessa camada de nuvens. Podem existir ali lagos de etano e metano e também de água congelada. Com a pressão atmosférica já existente, poderia fluir água no estado líquido quando a temperatura chegasse a 100°C negativos (caso estivesse misturada com amônia) ou O°C, no estado puro. Isso deve acontecer durante um período de 10 a 100 milhões de anos, quando o Sol estiver na fase gigante vermelha e com o reforço de um efeito estufa.

Enquanto isso, nada deve ocorrer de significativo nas dezenas de pequenas luas e nos anéis de gelo e poeira em volta dos quatro planetas gigantes Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Embora esses pequenos corpos tenham água congelada, esta acabará se transformando em vapor, que escapará para o espaço num prazo relativamente curto, em termos cósmicos, é claro. Sem gravidade suficiente para reter o gás, porque são muito diminutos, tais satélites e anéis não terão atmosfera e deverão se comportar como grandes cometas dotados de caudas enormes.

Para estrelas com a massa do Sol a fase gigante vermelha termina abruptamente com o hélio queimando dentro do núcleo. A luminosidade, que havia aumentado 300 vezes, diminui. Ainda assim, o Sol estará cinqüenta vezes mais brilhante do que agora. O raio do astro também diminuirá e sua superfície ficará mais quente e azulada. Essa fase, relativamente breve na vida de uma estrela, dura cerca de 100 milhões de anos e os astrônomos costumam chamá-la ramo horizontal. No resto do sistema solar, a temperatura deve cair 60% em relação ao período gigante vermelha, anterior. Os pequenos planetas ditos terrestres – Mercúrio, Vênus, Terra e Marte – e os satélites de Júpiter estariam muito quentes para conservar água no estado líquido. Isso poderia acontecer apenas em Titã, a grande lua de Saturno.

O Sol, no período seguinte, supergigante vermelha, terá um núcleo de carbono-oxigênio envolto por duas camadas ardentes: uma de hélio, outra de hidrogênio. Essas duas camadas vão crescer, tornando o astro quase 10 mil vezes mais brilhante do que hoje. O Sol terá então um raio de 150 milhões de quilômetros. Quando isso acontecer, as temperaturas no sistema solar vão subir dez vezes – inevitavelmente, também a Terra e Marte começarão a derreter-se. Até Plutão, o último planeta em volta do Sol, e Tritão, lua de Netuno, os dois corpos mais frios do sistema solar, terão temperaturas africanas. Já o efeito do calor sobre os quatro planetas gigantes será apenas marginal. Como são muito grandes e compostos principalmente de gases, uma parte desse material deve se expandir e se perder no espaço. Mas a estrutura interna dos planetas permanecerá inaltera

Destino mais trágico aguarda Mercúrio e Vênus, engolidos pelas camadas exteriores do Sol. Quando a estrela em expansão engolfá-los, os dois planetas começarão a evaporar e a espiralar-se em direção do núcleo solar. A Terra talvez passe por essa mesma experiência. Mas, coberto por um oceano de rocha líquida, o planeta poderá se salvar porque não estará mais na órbita atual. Gigantes e supergigantes vermelhas perdem considerável parte de suas massas ao liberar grande quantidade de gás e poeira. No caso do Sol, quase a metade da massa escapará para o espaço, reduzindo a sua gravidade.

Na época em que a superfície do Sol estiver se expandindo e se aproximando da órbita da Terra, esta já terá se retirado para mais longe e assim será mantido o equilíbrio. De qualquer modo, é difícil prever o que vai acontecer com o planeta. Se sobreviver a essa fase, será apenas um globo pastoso e vítreo. Marte e os outros planetas do sistema solar também poderão sobreviver, mas em órbitas mais distantes. Até o fim da fase supergigante vermelha, o único lugar do sistema solar onde poderá existir água em estado líquido será Tritão, o satélite de Netuno – e possivelmente Plutão, o mais distante.

Visto da superfície de Tritão, atualmente a 4,5-milhões de quilômetros do Sol, este terá oito vezes o tamanho atual. O céu deverá brilhar dia e noite, porque a luz solar refletirá os turbilhões de poeira do vento que vem do astro. Se acontecer com o Sol o mesmo que acontece com outras supergigantes vermelhas estudadas pelos astrônomos, o céu noturno será tão brilhante quanto o diurno, mas a cor não será a mesma. As minúsculas partículas de poeira dispersarão as ondas mais azuis do espectro de luz, do mesmo modo que as moléculas de gás na atmosfera terrestre fazem o céu ficar azul.

O céu noturno nesse futuro sistema solar será róseo como hoje é o entardecer logo após o poente. Não só o Sol, mas também os cometas devem contribuir para o acúmulo da poeira. Muitos cientistas acreditam que, além de Plutão, nos limites do sistema solar, existe um círculo de cometas chamado cinturão de Kuiper, que se estende por centenas de . mílhões de quilômetros. Quando o Sol estiver nas fases gigante e supergigante vermelha, esses cometas começarão a sublimar o gelo que envolve os seus núcleos, liberando grandes quantidades de poeira e vapor.

No final de sua vida, daqui a 7 bilhões de anos, as camadas exteriores do Sol terão se transformado numa nebulosa planetária. O núcleo será então uma bola de carbono e oxigênio, inerte, compacta e muito quente. Quando a força da gravidade contrabalançar a pressão, o núcleo deve parar de se contrair e de gerar calor. O Sol terá então se transformado numa anã branca, com apenas a metade de sua massa atual, volume igual ao da Terra e densidade de uma tonelada por centímetro cúbico. Os planetas que sobreviverem terão dobrado a sua distância orbital. Além disso, calcula-se que metade dos cometas abrigados no cinturão de Kuiper se perderão no espaço, atraídos pela gravidade das estrelas e pelas outras galáxias próximas.

Entre as fases supergigante e anã branca, a luminosidade do Sol cairá 1 milhão de vezes – seja lá o que queira dizer tamanho encolhimento. Cada planeta sobrevivente terá de novo e durante alguns milhares de anos temperaturas compatíveis com a existência de água líquida. Visto da Terra, que estará então orbitando a 300 milhões de quilômetros do Sol – quase o dobro da distância atual – ele parecerá menor do que Vênus e Júpiter hoje e seu brilho 100 vezes menor. A temperatura absoluta no sistema solar deverá diminuir três vezes. Na Terra, novamente sólida, ficará em torno de 200 graus Celsius negativos – a mesma de Plutão atualmente. A cor do então solzinho deverá ficar esbranquiçada no começo, para depois se deslocar rumo às faixas amarela, laranja e vermelha do espectro. Enfim, o Sol terá se transformado numa fria anã preta, reinando sobre uma corte de mundos derretidos e congelados, orbitando numa escuridão apenas iluminada pela luz de estrelas distantes.

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