Uma descoberta emocionante pelo Telescópio Espacial Spitzer em 2017 revelou sete planetas do tamanho da Terra orbitando a estrela TRAPPIST-1 próxima, a menos de 40 anos-luz de distância. Detalhes sobre esses planetas têm sido difíceis de obter, mas os astrônomos se perguntam: algum é como a Terra? Alguns são como Vênus? Algum deles tem nuvens ou mesmo água de superfície? No final da semana passada (22 de janeiro de 2021), os astrônomos adicionaram outra peça ao quebra-cabeça dos planetas do TRAPPIST-1, quando publicaram um artigo no Planetary Science Journal revisado por pares detalhando as composições desses mundos. A equipe descobriu que eles eram feitos de materiais semelhantes entre si, mas muito diferentes dos planetas do nosso sistema solar.
TRAPPIST-1 é uma estrela anã vermelha, de longe o tipo mais comum de estrela em nossa galáxia, a Via Láctea. Três dos planetas TRAPPIST-1 estão firmemente dentro da zona habitável da estrela – também conhecida como Zona Cachinhos Dourados – na qual água líquida pode existir na superfície de um planeta. No momento, o sentimento entre os astrônomos é que é improvável que água seja encontrada nas superfícies dos três planetas mais internos do TRAPPIST-1 e, se os quatro planetas mais externos têm água na superfície, não é muita. A descoberta contradiz uma crença antiga entre os astrônomos de que planetas de baixa densidade como esses devem ser abundantes na água. Também levanta questões sobre o quão semelhantes à Terra e habitáveis os sete exoplanetas podem ser.
O astrofísico Martin Turbet, da Universidade de Genebra, é co-autor do novo estudo. Ele disse em um comunicado:
Ao combinar os modelos de interior planetário das Universidades de Berna e Zurique com os modelos de atmosfera planetária que estamos desenvolvendo na Universidade de Genebra, pudemos avaliar o conteúdo de água dos sete planetas TRAPPIST-1 com uma precisão literalmente sem precedentes para esta categoria do planeta.
Nossos modelos de estrutura interna e atmosférica mostram que os três planetas internos do sistema TRAPPIST-1 provavelmente não têm água e que os quatro planetas externos não têm mais do que uma pequena porcentagem de água, possivelmente na forma líquida, em suas superfícies.
Agora vamos pensar um pouco sobre os oito planetas em nosso sistema solar. Eles variam amplamente em densidade, com os grandes gigantes de gás e gelo (Júpiter, Saturno, Urano, Netuno) sendo menos densos e os planetas terrestres (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte) sendo mais densos. Como os sete corpos no TRAPPIST-1 eram conhecidos por compartilhar uma densidade relativamente semelhante entre si, os pesquisadores se depararam com um dilema ao comparar esses exoplanetas com a Terra. Se de fato algum deles tivesse água de superfície, as estimativas de densidade dos astrônomos precisariam mudar.
É por isso que, no início do estudo, os pesquisadores trabalharam para determinar se a densidade mais baixa dos sete exoplanetas era o resultado da água ou de sua composição interior, ambos os quais determinariam se os planetas são muito ou apenas um pouco semelhantes à Terra por natureza . De acordo com um comunicado sobre a pesquisa, os exoplanetas são cerca de 8% menos densos que a Terra. Para que a densidade mais baixa dos planetas seja o resultado da água de superfície, cerca de 5% da massa de cada planeta teria que existir como água de superfície.
Isso é muito! Em comparação, a água representa apenas 0,1 por cento da massa da Terra. Portanto, você pode ver imediatamente que esses mundos são composicionalmente muito diferentes da Terra.
Mas, como se constatou, mesmo o potencial para uma pequena porcentagem da massa de água é questionável. O astrônomo Eric Agol, da Universidade de Washington, é o principal autor da pesquisa. Ele acrescentou no comunicado que os planetas provavelmente têm menos do que alguns por cento da massa de água; caso contrário, as densidades semelhantes dentro do grupo seriam uma coincidência extraordinária.
Para responder a esse dilema, os pesquisadores examinaram a composição dos sete exoplanetas, procurando semelhanças no grupo e entre o grupo e a Terra. Acredita-se que a maioria dos planetas rochosos seja feita de metais como magnésio, ferro e níquel, e não metais como enxofre, oxigênio e silício. Devido à discrepância de densidade entre o grupo e a Terra, os pesquisadores presumiram que os exoplanetas TRAPPIST-1 podem ter uma composição semelhante à Terra, mas com proporções significativamente diferentes, por exemplo, uma porcentagem menor de ferro. Enquanto o ferro representa 32% da massa total da Terra, o estudo indica que o ferro deve representar cerca de 21% da massa de cada exoplaneta TRAPPIST-1.
Agol disse:
A densidade mais baixa indica que esses planetas têm uma composição diferente e, portanto, uma história diferente, dos planetas terrestres do nosso sistema solar. Talvez o star + disk tenha começado com menos ferro? Ou será que o núcleo de ferro nunca se formou e o ferro permaneceu oxidado no manto?
Para determinar a massa de cada planeta, os cientistas mediram as mudanças em seus períodos orbitais. Eles mediram quanto tempo levou para cada planeta orbitar TRAPPIST-1 e cruzar na frente da estrela vista da Terra. Esse processo é chamado de tempo de trânsito. Combinado com medições de raio de cada planeta, os cientistas foram capazes de calcular as densidades dos planetas com mais precisão. Usando uma comparação com a massa da Terra, a equipe foi capaz de calcular a porcentagem de ferro que provavelmente estará presente em cada um dos sete exoplanetas.
Combinando esses dados com medições de raio de cada planeta, os cientistas calcularam as densidades dos planetas com mais precisão do que antes. Usando uma comparação com a massa da Terra, a equipe foi capaz de calcular a porcentagem de ferro que provavelmente estará presente em cada um dos sete exoplanetas.
Agol disse:
Descobrimos que cerca de 2/3 do ferro é necessário em comparação com a Terra, uma vez que são de densidade mais baixa.
Se as diferenças entre a Terra e os planetas TRAPPIST mudam o potencial de vida em algum lugar do sistema TRAPPIST-1 é uma questão complicada. Embora a presença de água líquida possa sinalizar o potencial de vida, outros fatores contribuem para a adequação de um planeta para a vida surgir, prosperar e sobreviver. Na Terra, por exemplo, um forte campo magnético protege nosso planeta e a vida das partículas de alta energia do sol. Nossa atmosfera é preenchida com oxigênio e carbono suficientes, bem como outros gases necessários para a vida animal, fotossíntese e temperaturas de superfície habitáveis.
Apesar desses desafios, Agol não está descartando o potencial de vida nos exoplanetas TRAPPIST-1 ainda. Ele disse:
A conexão com a habitabilidade ainda não está clara. A estrutura dos planetas pode afetar sua capacidade de ter placas tectônicas, de transportar um campo magnético e outras implicações possíveis. Esses aspectos da Terra afetam a presença e a mudança da vida na Terra.
Então, muitas questões ainda precisam ser exploradas.
O estudo foi possível graças a conjuntos de dados obtidos pelo Telescópio Espacial Spitzer desde a descoberta do sistema estelar, há mais de quatro anos. Entre 2016 e 2020, quando o telescópio foi desativado e parou de coletar dados, o Spitzer registrou 1.075 horas de tempo de observação para o TRAPPIST-1. Embora o descomissionamento do Spitzer tenha impedido as observações, ele não marca o fim permanente dos estudos do TRAPPIST-1.
Agol disse:
Se o Telescópio Espacial James Webb for lançado e comissionado com sucesso ainda este ano, planejamos continuar monitorando os trânsitos com esse telescópio para tentar detectar as atmosferas com espectroscopia de transmissão de trânsito. Cada trânsito fornecerá um tempo, para que possamos continuar a refinar as massas dos planetas.
Resumindo: um novo estudo dos sete exoplanetas do tamanho da Terra no sistema TRAPPIST-1 indica que todos os sete planetas são extremamente semelhantes entre si em composição, mas potencialmente muito diferentes da Terra.
Publicado em 31/01/2021 11h42
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