17/03/2021 - 10:10
Uma atmosfera é o que torna possível a vida na superfície da Terra, regulando nosso clima e nos protegendo dos prejudiciais raios cósmicos. Mas embora os telescópios tenham encontrado um número crescente de planetas rochosos, os cientistas pensavam que a maior parte de suas atmosferas se perdera muito tempo atrás.
No entanto, um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Chicago e da Universidade Stanford (EUA) sugere um mecanismo pelo qual esses planetas poderiam não apenas desenvolver atmosferas cheias de vapor d’água, mas mantê-las por longos períodos. Publicada na revista “Astrophysical Journal Letters”, a pesquisa expande nosso quadro da formação planetária e pode ajudar a direcionar a busca por mundos habitáveis em outros sistemas estelares.
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“Nosso modelo está dizendo que esses exoplanetas quentes e rochosos devem ter uma atmosfera dominada pela água em algum estágio e, para alguns planetas, pode demorar um bom tempo”, disse Edwin Kite, professor assistente da Universidade de Chicago e especialista em como as atmosferas planetárias evoluem ao longo do tempo.
Bolas de magma
À medida que os telescópios documentam mais e mais exoplanetas, os cientistas estão tentando descobrir como eles podem ser. Geralmente, os telescópios podem informar sobre o tamanho físico de um exoplaneta, sua proximidade com sua estrela e, com sorte, quanta massa ele possui. Para ir muito mais longe, os cientistas precisam extrapolar com base no que sabemos sobre a Terra e os outros planetas em nosso Sistema Solar. Mas os planetas mais abundantes não parecem ser semelhantes aos que vemos ao nosso redor.
“O que já sabíamos da missão Kepler é que planetas um pouco menores que Netuno são realmente abundantes, o que foi uma surpresa porque não há nenhum em nosso Sistema Solar”, disse Kite. “Não sabemos ao certo do que são feitos, mas há fortes evidências de que são bolas de magma envoltas em uma atmosfera de hidrogênio.”
Há também um grande número de planetas rochosos menores que são semelhantes, mas sem as capas de hidrogênio. Assim, os cientistas presumiram que muitos planetas provavelmente começam como aqueles planetas maiores que têm atmosferas feitas de hidrogênio, mas perdem suas atmosferas quando a estrela próxima se inflama e expele o hidrogênio.
Mas muitos detalhes ainda precisam ser preenchidos nesses modelos. Kite e a coautora Laura Schaefer, da Universidade Stanford, começaram a explorar algumas das consequências potenciais de um planeta ser coberto por oceanos de rocha derretida.
Domínio pela água
“O magma líquido é, na verdade, muito fluido”, disse Kite. “Então, ele também gira vigorosamente, assim como os oceanos na Terra. Há uma boa chance de que esses oceanos de magma estejam sugando hidrogênio da atmosfera e reagindo para formar água. Parte dessa água escapa para a atmosfera, mas muito mais é sugada para o magma. Então, depois que a estrela próxima expulsa a atmosfera de hidrogênio, a água é puxada para a atmosfera na forma de vapor d’água. Posteriormente, o planeta fica com uma atmosfera dominada pela água.”
Esse estágio pode persistir em alguns planetas por bilhões de anos, disse Kite.
Existem várias maneiras de testar essa hipótese. O Telescópio Espacial James Webb, o poderoso sucessor do Hubble, está programado para ser lançado ainda este ano. Ele será capaz de realizar medições da composição da atmosfera de um exoplaneta. Se detectar planetas com água em suas atmosferas, isso seria um sinal.
Outra forma de testar é procurar sinais indiretos de atmosferas. A maioria desses planetas está bloqueada por maré. Ao contrário da Terra, eles não giram enquanto se movem ao redor do seu sol. Então, um lado está sempre quente e o outro, frio.
Dois ex-alunos da Universidade de Chicago sugeriram uma maneira de usar esse fenômeno para verificar a atmosfera. Os cientistas Laura Kreidberg e Daniel Koll – agora no Instituto Max Planck de Astronomia (Alemanha) e no MIT (EUA), respectivamente – afirmaram que uma atmosfera moderaria a temperatura do planeta, então não haveria uma grande diferença entre o lado diurno e o lado noturno. Se um telescópio puder medir a intensidade com que brilha o lado diurno, ele conseguirá dizer se há uma atmosfera redistribuindo o calor.
