O destino da Terra quando o Sol ficar sem combustível dentro de cerca de cinco mil milhões de anos

Durante décadas, os cientistas anteciparam que, quando o Sol esgotar o combustível dentro de cerca de cinco mil milhões de anos, a Terra acabará por arder.

O cenário parecia praticamente fechado: ao envelhecer, o Sol incha, as interações de maré empurram o planeta para órbitas cada vez mais baixas e, no fim, ocorre o engolimento.

Essa conclusão, porém, assentava numa suposição muito concreta sobre a forma como a energia se dissipa no interior de uma estrela envelhecida e dilatada.

Um estudo recente voltou a esse ponto e reconstruiu essa parte da física.

Com valores diferentes, o desfecho também muda - e, segundo a nova reavaliação, a Terra afasta-se em vez de cair para dentro.

A mais forte de duas forças opostas

O destino da Terra é decidido por dois efeitos que competem entre si. À medida que o Sol envelhece, perde matéria para o espaço; com menos massa, a sua atração enfraquece e as órbitas planetárias tendem a alargar.

As forças de maré atuam no sentido contrário, exercendo um “travão” que puxa um planeta novamente na direção da estrela.

A equipa de investigação foi liderada por Mats Esseldeurs, astrofísico do Instituto de Astronomia da Universidade Católica de Lovaina (KU Leuven), na Bélgica.

Os investigadores simularam como a órbita da Terra evolui com o envelhecimento do Sol. O efeito que acabar por dominar determina se o planeta escapa ou se acaba por ser capturado.

Se o arrastamento de maré prevalecer, a Terra entra numa espiral para dentro e o Sol consome-a. Se, pelo contrário, a perda de massa vencer, a órbita aumenta depressa o suficiente para manter distância.

No fundo, tudo depende de qual destas forças os modelos indicam ser mais intensa.

Mundos que desaparecem

Não se trata apenas de teoria: estrelas de facto devoram planetas. Em 2023, astrónomos observaram esse processo em tempo real, ao verem uma estrela distante, semelhante ao Sol, intensificar o brilho no momento em que engolia um mundo que se tinha aproximado demais.

Foi o primeiro caso direto do género. E o nosso próprio Sistema Solar também perderá planetas de forma semelhante.

Quando o Sol entrar na fase de gigante vermelha, o modelo indica que, no primeiro grande aumento de tamanho, a estrela ultrapassa Mercúrio e Vénus, enquanto a Terra e Marte se afastam o suficiente para sobreviverem a essa etapa.

A expansão do Sol, contudo, não ocorre de uma só vez. Depois do primeiro inchaço, a estrela volta a contrair, para mais tarde se expandir novamente, num segundo episódio ainda maior.

É nessa segunda fase, mais agressiva, que fica pendurada a sobrevivência da Terra.

Repensar as marés

O novo trabalho distingue-se do que veio antes num ponto específico.

Estudos anteriores recorriam a descrições simplificadas de como as marés dissipam energia no interior de uma estrela inchada, e essas aproximações apontavam para uma tração para dentro bastante forte.

Em grande parte dessas versões, essa força era suficiente para condenar a Terra.

Esseldeurs e os seus colegas refizeram esse componente da física desde a base, apoiando-se na compreensão mais atual de como a matéria circula e se mistura no interior de uma estrela velha.

De acordo com os novos modelos, a energia dissipa-se de forma mais suave do que as fórmulas antigas pressupunham, o que reduz o “puxão” sentido por um planeta em órbita.

Sobreviver à segunda expansão

A diferença entre os modelos antigos e os novos é máxima precisamente à distância a que a Terra se encontra, o que torna a escolha do método determinante para o nosso planeta.

Quando se usa a física atualizada, a Terra atravessa ambos os surtos de crescimento do Sol sem entrar em espiral para o interior.

Até esta análise, os modelos dominantes apontavam que a Terra acabaria por arder durante a segunda expansão.

A inversão desse veredito é o resultado central - e depende inteiramente de tratar as marés com um rigor que os trabalhos anteriores não conseguiam atingir.

A massa do Sol a desaparecer

As marés são apenas metade da equação. A quantidade de massa que o Sol perde ao aproximar-se do fim também pesa tanto quanto - e é muito mais difícil de determinar. As estimativas obtidas por métodos diferentes divergem em mais de um fator de dez.

Se o Sol perder massa mais rapidamente, a sua atração enfraquece mais cedo, empurrando os planetas para órbitas mais largas e ajudando a Terra a escapar.

Se, pelo contrário, a perda for lenta demais, o Sol mantém-se mais massivo durante mais tempo e alcança mais longe, o que favorece o engolimento. O destino da Terra muda consoante qual destas taxas estiver mais próxima da realidade.

Já perto do fim, o Sol também passa por pulsos breves, cada um com apenas algumas centenas de anos, nos quais incha de forma abrupta.

Se a perda de massa for baixa, um destes surtos poderá, por pouco tempo, estender-se na direção da órbita terrestre. Ainda não é claro se a Terra seria de facto perdida numa janela tão curta.

Um vislumbre ao lado

Para ancorar a futura taxa de perda de massa do Sol, a equipa recorreu a uma estrela envelhecida chamada L2 Puppis, formada com quase exatamente a mesma massa do Sol.

Já numa fase avançada do seu declínio, funciona como uma prévia do que poderá acontecer ao Sol daqui a milhares de milhões de anos.

A L2 Puppis exibe um disco de poeira e poderá até albergar um planeta. As medições da rapidez com que perde massa também variam muito, pelo que o próprio objeto traz incerteza - ainda assim, é preferível a depender apenas de teoria.

Ao introduzir no modelo o comportamento observado dessa estrela, a Terra surge como sobrevivente.

Há também indícios em sistemas reais: os astrónomos encontraram um planeta rochoso a orbitar uma estrela extinta, uma anã branca, que aparentemente resistiu ao período em que o seu sol passou pela fase de gigante.

O que vem a seguir

A principal conclusão não é que a Terra esteja garantidamente a salvo. O que este trabalho indica é que a física mais recente inclina as probabilidades para a sobrevivência, e não para a destruição, desfazendo uma resposta que a área tinha em grande medida dado por resolvida.

Uma estrela envelhecida relativamente próxima, observada diretamente, aponta na mesma direção.

Para a astronomia, o alcance vai além do nosso Sol. Estes mesmos modelos determinam que planetas, noutros sistemas, conseguem ou não sobreviver às suas estrelas, tornando mais precisa a procura de mundos que perduram até idades avançadas.

E deverão surgir mais dados em breve. Um telescópio espacial prestes a ser lançado, concebido para procurar planetas em torno de estrelas distantes, deverá encontrar muitos a orbitar sóis velhos e inchados.

Essa missão permitirá estudar em quantidade este tipo de final e poderá, por fim, dizer-nos quão frequente é mundos do tamanho da Terra afastarem-se e escaparem, em vez de simplesmente desaparecerem.