A primeira visão sobre as propriedades atmosféricas deste exoplaneta de zona habitável veio de observações com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, o que levou a mais estudos que desde então mudaram a nossa compreensão do sistema.
K2-18 b orbita a estrela anã fria K2-18 na zona habitável e fica a 120 anos-luz da Terra, na constelação de Leão. Exoplanetas como K2-18 b, que têm tamanhos entre os da Terra e de Netuno, são diferentes de tudo em nosso Sistema Solar. Esta falta de planetas próximos equivalentes significa que estes “sub-Neptunos” são mal compreendidos e a natureza das suas atmosferas é uma questão de debate ativo entre os astrônomos. Exoplanetas como K2-18 b, que têm tamanhos entre os da Terra e de Netuno, são diferentes de tudo em nosso Sistema Solar. Esta falta de planetas próximos análogos significa que estes “sub-Neptunos” são mal compreendidos e a natureza das suas atmosferas é uma questão de debate ativo entre os astrônomos. A sugestão de que o sub-Netuno K2-18 b poderia ser um exoplaneta Hycean é intrigante, já que alguns astrônomos acreditam que esses mundos são ambientes promissores para a busca de evidências de vida em exoplanetas.
“As nossas descobertas sublinham a importância de considerar diversos ambientes habitáveis na procura de vida noutros locais”, explicou Nikku Madhusudhan, astrônomo da Universidade de Cambridge e autor principal do artigo que anuncia estes resultados. “Tradicionalmente, a procura de vida em exoplanetas tem-se concentrado principalmente em planetas rochosos mais pequenos, mas os mundos Hyceanos maiores são significativamente mais propícios a observações atmosféricas.”
A abundância de metano e dióxido de carbono, e a escassez de amônia, apoiam a hipótese de que pode haver um oceano sob uma atmosfera rica em hidrogênio em K2-18 b. Essas observações iniciais de Webb também forneceram uma possível detecção de uma molécula chamada sulfeto de dimetila (DMS). Na Terra, isso só é produzido pela vida. A maior parte do DMS na atmosfera da Terra é emitida pelo fitoplâncton em ambientes marinhos.
A inferência do DMS é menos robusta e requer validação adicional. “As próximas observações do Webb deverão ser capazes de confirmar se o DMS está realmente presente na atmosfera de K2-18 b em níveis significativos”, explicou Madhusudhan.
Embora K2-18 b esteja na zona habitável e seja agora conhecido por abrigar moléculas contendo carbono, isso não significa necessariamente que o planeta possa sustentar vida. O grande tamanho do planeta – com um raio 2,6 vezes o raio da Terra – significa que o interior do planeta provavelmente contém um grande manto de gelo de alta pressão, como Neptuno, mas com uma atmosfera mais fina, rica em hidrogénio, e uma superfície oceânica. Prevê-se que os mundos Hycean tenham oceanos de água. No entanto, também é possível que o oceano seja demasiado quente para ser habitável ou líquido.
“Embora este tipo de planeta não exista no nosso sistema solar, os sub-Netunos são o tipo de planeta mais comum conhecido até agora na galáxia”, explicou o membro da equipe Subhajit Sarkar, da Universidade de Cardiff. “Obtivemos o espectro mais detalhado de uma zona habitável de sub-Netuno até o momento, e isso nos permitiu descobrir as moléculas que existem em sua atmosfera.”
Caracterizar as atmosferas de exoplanetas como K2-18 b – ou seja, identificar os seus gases e condições físicas – é uma área muito ativa na astronomia. No entanto, estes planetas são ofuscados – literalmente – pelo brilho das suas estrelas-mãe muito maiores, o que torna a exploração das atmosferas dos exoplanetas particularmente desafiadora.
A equipe contornou este desafio analisando a luz da estrela-mãe de K2-18 b à medida que esta passava pela atmosfera do exoplaneta. K2-18 b é um exoplaneta em trânsito, o que significa que podemos detectar uma queda no brilho à medida que ele passa pela face da sua estrela hospedeira. Foi assim que o exoplaneta foi descoberto pela primeira vez. Isto significa que durante os trânsitos uma pequena fração da luz estelar passará pela atmosfera do exoplaneta antes de chegar a telescópios como o Webb. A passagem da luz estelar pela atmosfera do exoplaneta deixa vestígios que os astrônomos podem juntar para determinar os gases da atmosfera do exoplaneta.
“Este resultado só foi possível devido à faixa estendida de comprimento de onda e à sensibilidade sem precedentes do Webb, que permitiu a detecção robusta de características espectrais com apenas dois trânsitos”, continuou Madhusudhan. “Para efeito de comparação, uma observação de trânsito com o Webb forneceu uma precisão comparável a oito observações com o Hubble realizadas ao longo de alguns anos e numa faixa de comprimento de onda relativamente estreita.”
“Esses resultados são o produto de apenas duas observações de K2-18 b, com muitas outras a caminho”, explicou o membro da equipe Savvas Constantinou, da Universidade de Cambridge. “Isso significa que nosso trabalho aqui é apenas uma demonstração inicial do que Webb pode observar em exoplanetas de zonas habitáveis.”
A equipe pretende agora conduzir pesquisas de acompanhamento com o espectrógrafo Mid-InfraRed Instrument (MIRI) do telescópio, que espera validar ainda mais suas descobertas e fornecer novos insights sobre as condições ambientais em K2-18 b.
“O nosso objetivo final é a identificação de vida num exoplaneta habitável, o que transformaria a nossa compreensão do nosso lugar no Universo”, concluiu Madhusudhan. “Nossas descobertas são um passo promissor para uma compreensão mais profunda dos mundos Hyceanos nesta busca.”
Publicado em 11/09/2023 21h47
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