Qual é a mistura perfeita entre água e terra para um planeta ser habitável?

A Terra é cerca de 29% de terra e 71% de oceanos. Quão significativa é essa mistura para a habitabilidade? O que isso nos diz sobre a habitabilidade dos exoplanetas?

A nossa compreensão da habitabilidade é bastante rudimentar, embora seja baseada em evidências. Contamos com a zona habitável em torno das estrelas para localizar exoplanetas potencialmente habitáveis. É um fator fácil de verificar a longa distância e baseia-se no potencial de água líquida nos planetas.

Mas e a proporção de oceanos para terra de um planeta? Um novo estudo submetido à revista Astrobiology e disponível no site de pré-impressão arxiv.org examina essa proporção em detalhes.

As placas tectónicas e fatores relacionados estão na raiz do problema. Um dos fatores críticos na tectónica de placas é o princípio da “correia transportadora”, que diz que, à medida que as placas são subduzidas de volta ao manto nos limites convergentes das placas, uma nova crosta oceânica é criada nos limites divergentes, chamada expansão do fundo do mar. O resultado é que a relação terra-oceano da Terra permanece consistente.

Com essa proporção consistente, outros fatores também permanecem consistentes. E se esses fatores encorajam a biosfera, isso é bom para a habitabilidade. Uma dessas coisas são os nutrientes.

A terra exposta está sujeita ao intemperismo. As plataformas continentais da Terra são áreas biologicamente ricas. Uma razão é que todo o escoamento de nutrientes dos continentes acaba nas prateleiras. Assim, os continentes e as suas plataformas contém a maior parte da biomassa da Terra, havendo muito menos nas profundidades do oceano.

O calor é outro fator nas placas tectónicas e na habitabilidade. Os continentes agem como um cobertor sobre o manto, ajudando a Terra a reter o calor. Mas esse efeito cobertor é moderado pelo esgotamento dos elementos radioativos no manto. Ao mesmo tempo, a renovação da crosta através da tectónica traz mais desses elementos para a crosta, onde seu calor é eliminado com mais eficiência.

O ciclo de carbono da Terra também é crítico para sustentar a vida. Esse ciclo é afetado pelas placas tectónicas e também pela relação terra-oceano. O desgaste dos continentes remove o carbono da atmosfera aproximadamente em equilíbrio com o carbono emitido do manto pelos vulcões.

Depois, há o conteúdo de água no manto. Mais água no manto reduz a viscosidade do manto, definida como resistência ao fluxo. O conteúdo de água do manto faz parte de um ciclo de feedback com a temperatura do manto. Quanto mais água entra no manto, mais facilmente ela flui. Isso aumenta a convecção, que liberta mais calor do manto.

Como explica o artigo, todos esses fatores estão relacionados, geralmente em ciclos de feedback.

Todos estes fatores e outros combinam-se na Terra para criar uma habitabilidade robusta. Este estudo contou com modelagem científica para entender como os planetas têm diferentes proporções de terra para oceano. Höning e Spohn modelaram os três principais processos que criam a relação terra-oceano: crescimento da crosta continental, troca de água entre os reservatórios na superfície e acima dela (oceanos, atmosfera) e no manto, e resfriamento por convecção do manto.

“Esses processos estão ligados por convecção do manto e placas tectónicas com:

• derretimento e vulcanismo relacionados com a zona de subducção e erosão continental governando o crescimento dos continentes
• água do manto que se desgaseifica através do vulcanismo e que se regaseifica pela subducção que governa o balanço hídrico
• transferência de calor através da convecção do manto que governa a evolução térmica.”

Os autores chegaram a uma conclusão fundamental. “… a propagação da cobertura continental em planetas semelhantes à Terra é determinada pelas respetivas forças de feedback positivo e negativo no crescimento continental e pela relação entre cobertura térmica e esgotamento de isótopos radioativos no crescimento da crosta continental”, escrevem. “A incerteza nesses valores de parâmetros representa a principal incerteza no modelo.”

Esses ciclos de feedback estarão presentes em qualquer planeta com atividade tectónica e água. A força relativa destes ciclos é difícil de quantificar. Provavelmente, há um número desconcertante de fatores em jogo na população de exoplanetas.

Nenhum investigador pode modelar cada fator, mas esta pesquisa resume-se aos ciclos de feedback entre todos os fatores e se eles são positivos ou negativos. Forte feedback negativo “… levaria a uma evolução amplamente independente das condições iniciais e da história inicial do planeta, o que implicaria um único valor atual estável da área da superfície continental”, concluem.

Fortes ciclos de feedback positivo criam resultados diferentes, no entanto. “Para um feedback positivo forte, no entanto, o resultado da evolução pode ser bem diferente, dependendo das condições iniciais e do histórico inicial”, escrevem.

A questão é: esses mesmos ciclos de feedback moldam os exoplanetas? Os exoplanetas com placas tectónicas também podem atingir um equilíbrio entre a cobertura terrestre e oceânica?

Num artigo anterior, o mesmo par de autores concluiu que os planetas terrestres são o resultado mais provável. O próximo resultado mais provável são os planetas oceânicos.

Os autores apontam que há incertezas em todo esse trabalho, é claro, e que há falta de dados. Ainda assim, o seu trabalho lança luz sobre os mecanismos que criam diferentes proporções de terra para oceano nos planetas.