Entropia pode ser o segredo para mundos alienígenas sendo habitáveis

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Entropia pode ser o segredo para mundos alienígenas sendo
habitáveis
Todos nós sabemos que para ter vida em um mundo, você precisa de três itens críticos: água, calor e
comida. Agora adicione a isso um fator chamado "entropia". Ele desempenha um papel na determinação
se um determinado planeta pode sustentar e crescer uma vida complexa.
O cientista Luigi Petraccone, pesquisador de química da Universidade de Nápoles, na Itália, analisou a
entropia planetária. Ele está interessado em como os cientistas selecionam planetas que poderiam ser
habitáveis. Ele lançou um artigo que examina algo chamado "produção de entropia planetária" (PEP). É
assim que funciona.
Um mundo habitável precisa de uma biosfera com coisas que vivem dentro dela. Toda a vida cresce e se
expande, usando a água disponível, calor e recursos alimentares. Como se vê, a entropia se desenrola
dentro da biosfera de um mundo. E precisa de um PEP relativamente alto.
Isso torna mais provável que tenha sistemas vivos complexos e significa que seria um bom alvo para
exploração. E, de acordo com o artigo de Petraccone, não importa qual seja a base química para essa
vida – seja carbono, silício ou algum outro elemento. O que importa é como a vida passa a uma maior
complexidade.
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Ilustração de Kepler-186f, um exoplaneta recentemente descoberto, possivelmente semelhante
à Terra, que poderia ser um hospedeiro para a vida. Os cientistas poderiam usar este ou um
semelhante para medir a produção de entropia planetária como um prelúdio para a exploração.
(NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech/T. Opilo de pilo)
O que é Entropia?
Antes de mergulharmos no papel de Petraccone, vamos falar sobre entropia. A definição do dicionário
em física é: "uma quantidade termodinâmica que representa a indisponibilidade da energia térmica de
um sistema para conversão em trabalho mecânico."
A segunda lei da termodinâmica exige que o universo se mova em uma direção em que a entropia
aumenta.
Isso parece um pouco complexo, então vamos pensar na entropia como uma medida de aleatoriedade
ou desordem em um sistema. Um sistema ordenado tem energia suficiente para fazer as coisas que
precisa fazer.
Se produz (ou ganha) mais energia, isso é expresso em um estado mais elevado de entropia. As coisas
vivas são altamente ordenadas e exigem uma entrada constante de energia para manter um estado de
baixa entropia.
Eles produzem resíduos e subprodutos e, é claro, perdem energia como parte do processo de vida.
Quanto mais energia entrando em um sistema e, posteriormente, perdida por esse sistema para o seu
entorno, menos ordenada e mais aleatórias ficam. Essencialmente, maior o seu estado de entropia
torna-se.
A entropia na biologia entra em jogo quando você olha para os sistemas que contribuem para a vida em
um planeta. Petraccone escreve:
A extensão da produção de entropia é proporcional à capacidade de tais sistemas dissiparem energia
livre e, assim, “viver”, de evoluir, crescer em complexidade. Geralmente, um certo limiar de produção de
https://www.sciencealert.com/thermodynamics
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entropia deve ser excedido para o surgimento de estruturas auto-organizadas complexas. Assim, a
produção de entropia pode ser considerada como o impulso termodinâmico que impulsiona a
emergência e a evolução da vida.
Isso nos leva ao valor da “produção planetária de entropia” (PEP) que pode ajudar os cientistas a atingir
planetas favoráveis à vida.
Os mais habitáveis serão onde a vida pode gerar mais entropia. Quanto mais complexas e dinâmicas as
formas de vida forem, mais entropia elas produzirão e maior o valor PEP que elas mantêm. Petraccone
propõe que diferentes planetas terão mais ou menos de um potencial de energia, prevendo quais
planetas são mais propensos a serem habitáveis.
Aplicando a produção de entropia planetária a uma busca de
vida
Descobrir onde e se a vida acontece em um planeta é importante. Primeiro, ele precisa estar dentro da
zona habitável circunsteleira (CHZ) de sua estrela. É aí que a água pode existir na superfície em estado
líquido.
Também importa onde no CHZ o planeta orbita. Se estiver muito perto da borda interna, pode perder
qualquer água que tenha devido ao aquecimento estelar (e um efeito estufa descontrolado). Se estiver
mais perto da borda externa, pode não ser tão hospitaleiro quanto um na área central do CHZ. Além
disso, um determinado planeta pode estar na parte perfeita da zona, mas tem outros desafios para
apoiar uma biosfera.
Por que não procurar planetas em todo o CHZ? Existem diferenças termodinâmicas entre as bordas
internas e externas do CHZ. A borda interna é mais vantajosa para o desenvolvimento de biosferas
complexas.
Tanto o PEP quanto a energia livre disponível para planetas semelhantes à Terra aumentam com a
temperatura estelar. Com essa informação, Petraccone e sua equipe aplicaram seus cálculos para
avaliar o PEP e energia livre para uma amostra selecionada de planetas habitáveis propostos.
Os cientistas também precisam descobrir o limite superior do valor PEP de um mundo e a energia livre
correspondente que ele recebe em função da temperatura estelar e dos parâmetros orbitais planetários.
Petraccone escreve, por exemplo, que apenas planetas semelhantes à Terra no CHZ de G e F estrelas
podem ter um valor PEP maior do que o valor da Terra (a Terra é o que usamos para comparação). Isso
significa que eles provavelmente suportariam vida, em oposição a planetas em outras partes da zona
habitável.
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Ilustração artística da zona habitável circunstelosa em torno de diferentes tipos de estrelas. O
CHZ desempenha um papel na produção de entropia planetária de um determinado planeta.
(NASA) (em inglês)
Por que usar PEP como uma razão para a Habitabilidade
planetária?
Curiosamente, entre os exoplanetas habitáveis recentemente propostos, os chamados mundos "hycean"
parecem os melhores candidatos termodinamicamente. Estes são planetas com oceanos de água
líquida e atmosferas ricas em hidrogênio. Nosso planeta é um bom exemplo e pode ser usado como um
"roteiro" para avaliação.
Os cientistas já estão estudando a melhor mistura de terra para os oceanos para um mundo habitável,
usando a Terra como um análogo. Encontra-se perto da borda interna do CHZ do Sol, o que o coloca no
lugar certo para ter um valor de PEP maior.
Se assumirmos que o valor PEP da Terra é necessário para a vida, então ele permite que os cientistas
planetários criem uma “zona habitável etrópica” (ou EHZ). Inclui a distância de uma estrela onde um
planeta tem água líquida mais um alto valor de PEP.
Aplique esses critérios aos planetas, e parece que mundos em torno de estrelas de baixa massa não
desenvolveriam um EHZ alto o suficiente para sustentar a vida. Nem poderia M e K estrelas. No entanto,
alguma fração dos mundos em torno de estrelas F e G poderia pousar na "zona" sortuda e continuar a
desenvolver a vida.
Escolhendo esses possíveis planetas habitáveis
Hoje em dia, vemos cada vez mais descobertas de exoplanetas em torno de estrelas próximas.
Examinar todos eles para procurar a vida é quase impossível. Portanto, os cientistas precisam de alguns
critérios úteis para priorizar os alvos para o estudo.
https://www.universetoday.com/158755/whats-the-best-mix-of-oceans-to-land-for-a-habitable-planet/
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Juntamente com outros fatores, a produção de entropia parece ser um bom indicador de se um
determinado mundo pode ou não abrigar vida – e quão complexa é essa vida.
Curiosamente, uma grande vantagem para usar a PEP e a presença no EHZ como forma de avaliar um
mundo é que ele não requer suposições sobre sua condição atmosférica. Esses fatores também não
implicam conclusões sobre a base química dos sistemas vivos em qualquer mundo.
Eles simplesmente fornecem uma maneira para os cientistas avaliarem um mundo enquanto peneiram
milhares de exoplanetas para um estudo mais aprofundado.
Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.
https://www.universetoday.com/
https://www.universetoday.com/164813/entropy-is-the-key-to-a-planets-habitability/