Uma equipa de investigação liderada pela Universidade de Oxford descobriu evidências de um tipo de planeta anteriormente desconhecido fora do nosso sistema solar – um planeta que retém grandes quantidades de enxofre nas profundezas de um oceano de rocha derretida de longa vida. Os resultados foram divulgados em 16 de março Astronomia da Natureza.
A Terra, conhecida como L 98-59 d (um exoplaneta, o que significa que orbita uma estrela fora do nosso sistema solar), orbita uma pequena estrela vermelha a cerca de 35 anos-luz da Terra. Dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) e de observatórios terrestres revelaram algo incomum. Para um planeta com cerca de 1,6 vezes o tamanho da Terra, tem uma densidade surpreendentemente baixa e uma atmosfera rica em sulfeto de hidrogênio.
Um planeta que desafia a classificação
Até agora, os cientistas costumavam agrupar um planeta como L 98-59 d em uma de duas categorias. Poderia ser um “anão gasoso” rochoso com uma atmosfera dominada por hidrogênio, ou uma Terra rica em água coberta por oceanos profundos e gelo.
Novas evidências mostram que não se enquadra em nenhuma categoria. Em vez disso, L 98-59 d parece pertencer a uma classe completamente diferente de planetas dominados por compostos pesados de enxofre.
Um oceano global de magma abaixo da superfície
Para compreender este mundo invulgar, investigadores da Universidade de Oxford, da Universidade de Groningen, da Universidade de Leeds e da ETH Zurich utilizaram simulações informáticas avançadas para traçar a sua evolução desde a sua formação de quase cinco mil milhões de anos até aos dias de hoje. Ao combinar observações telescópicas com modelos detalhados do interior e da atmosfera do planeta, eles foram capazes de inferir o que estava acontecendo nas profundezas do planeta.
As suas descobertas mostram que L 98-59 d tem um manto feito de silicatos fundidos, semelhante à lava da Terra. Abaixo da sua superfície encontra-se um vasto oceano de magma que se estende por milhares de quilómetros de profundidade. Este enorme reservatório permite ao planeta reter grandes quantidades de enxofre no seu interior durante longos períodos de tempo.
Os oceanos de magma ajudam a manter uma atmosfera densa e rica em hidrogênio que contém gases contendo enxofre, como o sulfeto de hidrogênio (H2S). Normalmente, a radiação da estrela hospedeira ejeta lentamente esses gases para o espaço através de um processo conduzido por raios X.
Ciclo de enxofre entre o interior e a atmosfera
Ao longo de milhares de milhões de anos, as trocas químicas contínuas entre o interior derretido e a atmosfera moldaram a aparência atual do planeta. Esta interação explica o sinal incomum detectado pelo telescópio.
Os investigadores sugerem que L 98-59 d pode ser o primeiro exemplo identificado de uma extensa população de planetas ricos em gás e dominados por enxofre que sustentam oceanos de magma de longa vida. Se assim for, isso indicaria uma diversidade muito maior de tipos de planetas em toda a galáxia do que se reconhecia anteriormente.
O autor principal, Harrison Nicholls (Departamento de Física da Universidade de Oxford), disse: “Esta descoberta sugere que as categorias que os astrónomos usam actualmente para descrever planetas menores podem ser demasiado simplistas. Embora seja pouco provável que este planeta derretido suporte vida, reflecte a grande diversidade de mundos que existem fora do Sistema Solar: estaremos então à espera de outros tipos de planos do Sistema Solar?”
Como o enxofre molda a atmosfera
As observações do JWST de 2024 detectaram dióxido de enxofre junto com outros gases de enxofre no alto da atmosfera superior de L 98-59 d. De acordo com o modelo da equipa, estes gases formam-se quando a radiação ultravioleta da estrela hospedeira, a anã vermelha L 98-59, provoca reações químicas.
Ao mesmo tempo, o oceano de magma abaixo atua como um enorme sistema de armazenamento de substâncias voláteis, absorvendo e libertando gases ao longo dos milhares de milhões de anos desde a formação do planeta. Esta combinação de armazenamento interno profundo e química orientada por ultravioleta explica as propriedades únicas do planeta.
Simulações indicam que L 98-59 d provavelmente se formou com um grande suprimento de material volátil e pode ter sido um grande planeta do tipo sub-Netuno. Com o tempo, esfria, perde parte de sua atmosfera e encolhe.
Os cientistas observam que se acredita que os oceanos de magma sejam o estado inicial de todos os planetas rochosos (incluindo a Terra e Marte). Estudar estes ambientes em mundos distantes pode fornecer informações sobre os primeiros estágios da história do nosso planeta.
Reconstruindo mundos alienígenas com modelos
O coautor, Professor Raymond Pierrehumbert (Departamento de Física da Universidade de Oxford), disse: “O interessante é que podemos usar modelos de computador para descobrir o interior oculto de um planeta que nunca visitaremos. Embora os astrônomos possam apenas medir o tamanho, a massa e a atmosfera de um planeta, esta pesquisa pode explicar, desde as profundezas do passado, que isso é possível. Esses mundos alienígenas – e planetas equivalentes ao nosso próprio sistema solar. Descubra os tipos.”
O JWST já está fornecendo dados crescentes, e espera-se que futuras missões como Ariel e PLATO expandam ainda mais esse conjunto de dados. A equipa de investigação planeia aplicar os seus modelos a estas observações usando aprendizagem automática para mapear a diversidade de planetas fora do nosso sistema solar e ligá-los à sua evolução inicial.
Ao fazer isso, os cientistas esperam compreender melhor como os planetas se formam e evoluem e identificar que tipos de mundos podem ser capazes de sustentar vida.
Richard Chatterjee (Universidade de Leeds/Universidade de Oxford) disse: “Nossos modelos de computador simulam vários processos planetários, permitindo-nos efetivamente voltar no tempo e entender como este exoplaneta rochoso incomum, L 98-59 d, evoluiu. O gás sulfureto de hidrogênio é responsável pelo ovo lá. Mas, como sempre, ainda são necessárias mais observações para entender este planeta e outros semelhantes. Acontece que planetas bastante intensos são surpreendentemente comuns.”
