Um dos sete planetas do tamanho da Terra que orbitam a estrela anã vermelha TRAPPIST-1 tornou-se de particular interesse para os astrónomos terrestres. Este planeta, TRAPPIST-1e, orbita dentro da “Zona Cachinhos Dourados” da estrela – uma região onde as temperaturas podem permitir a existência de água líquida na superfície – mas apenas se o planeta tiver uma atmosfera para ajudar a regular essas condições. Onde a água líquida pode sobreviver, a possibilidade de vida surge naturalmente.
Dois artigos científicos recentes relatam as primeiras observações detalhadas do sistema TRAPPIST-1 feitas com o Telescópio Espacial James Webb da NASA. Este estudo, publicado Cartas de diários astrofísicosde uma equipe de pesquisa que inclui Sukrit Ranjan, do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona. Os autores examinam cuidadosamente os dados recolhidos até agora e descrevem várias possibilidades plausíveis sobre a aparência da atmosfera e da superfície de TRAPPIST-1e.
Um terceiro artigo, no entanto, pede moderação. Embora as descobertas iniciais sejam encorajadoras e representem um passo importante para a compreensão de um dos exoplanetas semelhantes à Terra mais próximos possíveis, Ranjan argumenta que são necessárias evidências mais robustas. Em particular, ele pediu estudos mais rigorosos para testar se TRAPPIST-1e realmente tem uma atmosfera e se os indícios provisórios de metano vistos por James Webb vieram do planeta e não da sua estrela hospedeira.
Um sistema planetário compacto perto de casa
O sistema trapista recebe o nome da pesquisa que o identificou pela primeira vez – o “Projeto de Pequeno Telescópio de Planetas em Trânsito e Planetsimais”. Esta família de planetas está localizada a cerca de 39 anos-luz da Terra. Pode ser pensado como uma versão reduzida do nosso próprio sistema solar, uma vez que a estrela e todos os sete planetas caberiam confortavelmente na órbita de Mercúrio. Os anos passam muito rapidamente: cada planeta trapista completa uma órbita ao redor da estrela em apenas alguns dias.
“A tese básica do TRAPPIST-1e é: se tem atmosfera, é habitável”, disse Ranjan, que é professor assistente na LPL. “Mas agora, a questão de primeira ordem tem que ser: ‘Existe mesmo uma atmosfera?'”
Como pesquisar na web por uma atmosfera
Para investigar essa questão, a equipe usou o poderoso espectrógrafo de infravermelho próximo (NIRSpec) do Telescópio Espacial James Webb. Eles apontam o instrumento para o sistema Trappist quando Trappist-1e transita – isto é, passa na frente de sua estrela hospedeira. Durante um trânsito, parte da luz estelar passa por qualquer atmosfera ao redor do planeta e certos comprimentos de onda são absorvidos. Ao medir esta luz estelar filtrada, os astrónomos podem estimar quais gases estão presentes. A repetição deste processo através de múltiplos trânsitos torna gradualmente mais nítida a imagem da química atmosférica do planeta.
Ao longo dos quatro trânsitos do TRAPPIST-1e, a equipe viu leves indícios de metano. No entanto, TRAPPIST-1 é uma estrela anã M, com apenas um décimo do tamanho do Sol e ligeiramente maior que Júpiter. Dado que estas estrelas têm propriedades físicas diferentes das do nosso Sol, Ranjan observa que os cientistas precisam de ser especialmente cuidadosos ao interpretar quaisquer potenciais sinais planetários.
“Enquanto o Sol é uma estrela anã amarela brilhante, TRAPPIST-1 é uma anã vermelha muito fria, o que significa que é significativamente menor, mais fria e mais fraca que o nosso Sol”, explicou. “Frio o suficiente, na verdade, para permitir a entrada de moléculas de gás em sua atmosfera. Sugerimos o metano, mas a questão é: ‘Será o metano responsável pelas moléculas na atmosfera do planeta ou na estrela hospedeira?'”
Explorando o mistério do metano
Para explorar esta questão, Ranjan e os seus colegas criaram uma série de atmosferas possíveis para TRAPPIST-1e, concentrando-se em cenários ricos em metano. Eles então calcularam o quão viável cada caso seria com base nos dados da web. No cenário mais plausível testado, TRAPPIST-1e acabou parecendo muito semelhante à lua rica em metano de Saturno, Titã. No entanto, a análise mostrou que este cenário era altamente improvável.
“Com base no nosso trabalho recente, sugerimos que a indicação preliminar de uma atmosfera relatada anteriormente é mais provável que seja ‘ruído’ da estrela hospedeira”, disse Ranjan. “No entanto, isso não significa que o TRAPPIST-1e não tenha atmosfera – só precisamos de mais dados.”
Ranjan também enfatizou que, apesar das suas capacidades extraordinárias, o Telescópio Espacial James Webb não foi concebido como um alvo primário para pequenos exoplanetas do tamanho da Terra.
“Ele foi projetado muito antes de sabermos que tais mundos existiam e temos sorte de poder estudá-los”, disse ele. “Existem apenas alguns planetas do tamanho da Terra para os quais poderia medir qualquer tipo de composição detalhada da atmosfera.”
Novas missões e estratégias no horizonte
Observações futuras podem ajudar a resolver a incerteza. Um esforço promissor é a missão Pandora da NASA, um pequeno satélite agora em construção e com lançamento previsto para o início de 2026. Liderado por Daniel Appai, professor de astronomia e ciência planetária no Steward Observatory da U of A, Pandora destina-se especificamente ao estudo de estrelas exostelares e suas atmosferas. A sonda irá rastrear estrelas que hospedam planetas potencialmente habitáveis antes, durante e depois dos trânsitos planetários, melhorando a capacidade dos cientistas de distinguir os efeitos estelares dos verdadeiros sinais atmosféricos.
Paralelamente, a equipa de investigação do TRAPPIST-1e está a trabalhar num programa maior de observações e a aplicar novos métodos de análise que poderão eventualmente esclarecer se o planeta tem atmosfera. Um método chave é conhecido como trânsito duplo. Neste método, os astrónomos observam a estrela num momento em que TRAPPIST-1e e TRAPPIST-1b, os planetas mais internos e sem vento do sistema, passam em frente da estrela ao mesmo tempo.
“Estas observações permitir-nos-ão separar o que a estrela está a fazer do que está a acontecer na atmosfera do planeta – deveria ter uma”, disse Ranjan.
