Para os cientistas que procuram vida fora da Terra, os planetas rochosos com atmosfera são um dos locais mais promissores para investigar. Uma atmosfera é necessária para manter a água líquida na superfície de um planeta. No entanto, a maioria dos mais de 6.300 exoplanetas catalogados até agora não são rochosos e apenas alguns planetas rochosos conhecidos têm atmosferas.
Agora, os pesquisadores adicionaram outro mundo a essa pequena lista. Num estudo publicado em As cartas do jornal astrofísicoUma equipe liderada pelo cientista Brandon Park Coy, da Universidade de Chicago, relatou evidências de uma atmosfera em torno de HD 3167b, uma super-Terra rochosa localizada a 154 anos-luz de distância, na constelação de Peixes. O planeta extremamente quente, classificado como “mundo de lava”, completa uma órbita em torno de sua estrela em apenas um dia terrestre.
“É muito surpreendente que quanto mais perto um planeta rochoso orbita a sua estrela, mais apertada deve ser a sua atmosfera, uma vez que é bombardeado pelo vento estelar e recebe mais fotões de alta energia da estrela. Mas parece que muitos destes mundos de lava o fazem,” disse Edwin Kite, professor associado de ciências geofísicas na Universidade de Chicago e co-autor do estudo. “Estes planetas são demasiado quentes para a vida, mas ao estudá-los podemos dizer algo sobre os processos que são importantes para outros mundos rochosos.”
Nas perguntas e respostas abaixo, Coy, um estudante graduado do grupo de Kite e primeiro autor do estudo, explica por que as atmosferas em mundos de lava são cientificamente valiosas, como os pesquisadores encontraram evidências delas e o que esperam aprender a seguir.
Qual foi o objetivo da pesquisa que descobriu este exoplaneta rico em atmosfera?
Uma questão chave que o Telescópio Espacial James Webb está a ser usado para responder é se os planetas que orbitam estrelas muito mais pequenas que o Sol têm atmosferas. Parece que a maioria deles não são planetas terrestres – são apenas rochas nuas.
Mas, surpreendentemente, encontrámos evidências de que a maioria dos mundos de lava – que são semelhantes em composição à Terra e a Vénus, mas muito mais quentes – podem ter atmosferas. Descobriu-se que cinco planetas terrestres com atmosferas, incluindo o planeta descrito neste estudo, são extremamente quentes.
No entanto, este planeta é o mundo de lava mais frio já encontrado com evidências de uma atmosfera. Isto é interessante porque estamos tentando compreender a mudança de temperatura entre planetas com e sem atmosfera.
Os resultados são os primeiros do programa liderado por Megan Weiner Mansfield, PhD’21, agora na Universidade de Maryland. O objetivo do programa, que analisa 10 mundos de lava ultraquente, é ver se existe uma temperatura crítica acima da qual você começa a ver planetas com atmosferas.
“Estamos interessados em estudar estes tipos de planetas porque pensamos que a Terra primitiva teria parecido um mundo de lava.” -Autor do estudo Brandon Park Coy
Como saber se um exoplaneta tem atmosfera?
Neste momento, olhar diretamente para planetas semelhantes à Terra em busca de sinais de vida está fora de alcance. Em vez disso, podemos usar o telescópio Webb para detectar luz na faixa de comprimento de onda do infravermelho médio para estimar a temperatura dos exoplanetas, o que pode nos dizer se eles podem ter atmosferas.
Existem duas maneiras principais de estudar exoplanetas. Um deles é chamado de trânsito, quando o planeta se move na frente da estrela hospedeira. Outro, chamado eclipse secundário, que é o método que usamos para este estudo, é quando o planeta passa atrás de sua estrela, e podemos medir quanta luz é perdida. Esta diferença diz-nos quanta luz infravermelha média vem do planeta, o que essencialmente nos diz quão quente o planeta é.
Se um planeta não tem atmosfera, seu lado diurno voltado para a estrela deveria, teoricamente, ser o mais quente possível, dependendo de quão reflexiva é sua superfície e de sua distância da estrela. Mas uma atmosfera ajudará a redistribuir o calor do lado diurno para o noturno. Vemos isto acontecer em Vénus – quase não há diferença na temperatura da superfície entre o dia e a noite, ou entre os pólos e o equador. Se um planeta tem uma atmosfera, também pode ter nuvens que refletem a luz das estrelas e esfriam o dia. Portanto, se o lado diurno de um planeta for mais frio do que o máximo possível, provavelmente ele possui uma atmosfera.
O objeto deste estudo, HD 3167 b, é significativamente mais frio do que o seu máximo esperado, fornecendo fortes evidências de que possui uma atmosfera.
Do que você acha que é feita a atmosfera do HD 3167 b?
Estes mundos de lava têm esse nome porque a superfície em frente da sua estrela é provavelmente rocha derretida. Acreditamos que HD 3167 b possa ter uma composição rica em silicatos, com uma mistura de minerais semelhante aos que compõem o manto terrestre. Antes deste estudo, esperávamos que quaisquer atmosferas destes planetas ultraquentes fossem compostas por rocha vaporizada, mas estamos a começar a ver evidências de que as atmosferas de alguns podem conter gases mais pesados, como dióxido de carbono, monóxido de carbono ou água.
A composição da atmosfera do HD 3167b ainda está no ar. Essa é uma das razões pelas quais estamos tão interessados em obter novas observações.
Por que esse resultado é importante?
Uma vez que os outros quatro mundos de lava onde foram encontradas atmosferas estão no regime ultraquente, isto levanta a questão de saber se existe uma temperatura de transição crítica quando as atmosferas de silicato começam a engrossar. Existe uma temperatura em que esses planetas formam plataformas de nuvens de silicato que podem refletir a radiação que chega ao espaço e resfriar seu lado diurno? Este planeta relativamente frio ajuda-nos a caracterizar melhor e a desvendar esta mudança.
Apesar de serem inóspitos à vida, também estamos interessados em estudar estes tipos de planetas porque pensamos que a Terra primitiva poderia ter parecido um mundo de lava. Acreditamos que muito cedo na história do Sistema Solar, quando os planetas terrestres se formaram, todos eles eram extremamente quentes devido à energia captada nas colisões planetárias. A fase com superfície totalmente líquida na Terra é conhecida como oceano de magma. Este resultado dá-nos uma janela para estudar como poderiam ter sido as condições nos primeiros milhões de anos da Terra.
