Imagine o ano de 2158. Você está fazendo doutorado em vulcanologia planetária na Universidade de Utopia Planitia, em Marte, sobrevivendo com ramen liofilizado enquanto procura o exoplaneta perfeito para estudar. Depois de terminar sua pesquisa sobre a lua vulcânica de Júpiter, Io, você precisará de um mundo rochoso fora do nosso sistema solar com intenso vulcanismo impulsionado não pela gravidade, mas pelo calor de uma estrela próxima. Melhor ainda, tem que estar dentro de 50 anos-luz para que a sua missão de pesquisa mais rápida que a luz (FTL) esteja dentro do orçamento.
Embora esse cenário seja hipotético, os astrónomos já estão hoje a estudar um candidato notável.
Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, os pesquisadores procuraram a super-Terra 55 Cancri e (55 Cnc e), um planeta extremamente rochoso localizado a cerca de 41 anos-luz da Terra. Medindo aproximadamente 1,88 raios terrestres e cerca de 8 massas terrestres, o planeta orbita o Sol em apenas 0,7 dias. Em comparação, Mercúrio leva 88 dias para orbitar o nosso Sol.
Como 55 Cancri e orbita tão perto da sua estrela, os cientistas acreditam que a sua superfície é quente o suficiente para permanecer derretida. Suas descobertas, que foram submetidas para publicação Astronomia da NaturezaA lava pode fornecer informações valiosas sobre como os exoplanetas se formam e evoluem.
James Webb identifica uma atmosfera rica em hidrogênio
A equipe de pesquisa observou cinco eclipses de 55 Cancri e com o JWST e comparou os resultados com modelos de longa data da evolução de exoplanetas rochosos. Esses modelos normalmente prevêem uma atmosfera rica em monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2).
Em vez disso, as novas observações apontam para uma atmosfera rica em monóxido de carbono, relativamente baixa em dióxido de carbono (CO2) e surpreendentemente rica em hidrogénio.
Os pesquisadores também encontraram diferenças entre as cinco observações do eclipse. Eles sugerem que essas variações podem ser devidas à liberação de gases vulcânicos ou a nuvens formadas a partir de material liberado do interior do planeta. De acordo com os investigadores, estas nuvens podem arrefecer temporariamente a superfície do planeta antes que a libertação contínua de gases as dissipe.
O estudo observa: “Uma vez que as atmosferas secundárias dos planetas rochosos são definidas pela formação interior e subsequente libertação de gases, a composição das suas atmosferas está diretamente ligada às suas condições redox interiores. A preferência por modelos ricos em hidrogénio, juntamente com as inversões acentuadas que criam, sugere, portanto, um interior que é relativamente pobre em oxigénio, com baixo teor de oxigénio nos oceanos interiores.”
O que a química do planeta revela
O estado redox de um planeta descreve o equilíbrio químico entre oxigênio e hidrogênio/ferro em seu interior. 55 Para Cancri e, os resultados indicam que o hidrogénio é fortemente preferido ao oxigénio, ajudando a explicar porque é que o planeta tem uma atmosfera rica em hidrogénio.
Dado que uma atmosfera pode espelhar o que está a acontecer nas profundezas de um planeta, estas observações poderão fornecer uma rara janela para a química do interior de um mundo alienígena.
Exoplanetas de lava estão se tornando cada vez mais comuns
O interesse em exoplanetas de lava cresceu rapidamente ao longo da última década, à medida que mais destes mundos extremos foram descobertos, embora o próprio 55 Cancri E tenha sido identificado pela primeira vez em 2004.
Outros exoplanetas de lava conhecidos incluem K2-141 b, L 98-59 d, TOI-561 b, HD 63433 d e CoRoT-7 b. Seus períodos orbitais são de 6,7 horas, 7,5 dias, 10,5 horas, 4,2 dias e 20,4 horas, respectivamente.
Tal como 55 Cancri e, estes planetas estão ligados por maré às suas estrelas hospedeiras e suportam temperaturas extraordinárias. 55 Em Cancri e, acredita-se que a rocha derretida tenha se condensado permanentemente em direção ao sol. Outros mundos, como L 98-59 d, podem estar cobertos por um oceano global de magma semelhante à paisagem vulcânica da lua de Júpiter, Io.
Io vs. Exoplanetas de Lava
Embora os exoplanetas Io e lava possam exibir extenso vulcanismo, as forças que impulsionam essa atividade são muito diferentes.
Os vulcões de Io são alimentados pelo aquecimento das marés. A enorme gravidade de Júpiter expande e contrai constantemente a pequena lua, gerando calor interno suficiente para alimentar enormes erupções vulcânicas.
Os exoplanetas de lava como o 55 Cancri E, por outro lado, aquecem inicialmente à medida que orbitam muito perto das suas estrelas hospedeiras. O seu intenso calor estelar derrete a superfície rochosa e, como muitos destes mundos estão bloqueados pelas marés, as regiões fundidas podem permanecer permanentemente concentradas à luz do dia.
À medida que os astrônomos continuam a usar observatórios poderosos como o JWST, 55 Cancri E e outros mundos de lava podem revelar mais sobre a formação, evolução e interiores ocultos dos planetas rochosos mais extremos já descobertos.
