O planeta, GJ 1132 b, é hipotetizado como tendo começado como um mundo gasoso com uma espessa manta de hidrogênio na atmosfera. Começando com várias vezes o diâmetro da Terra, acredita-se que este chamado “sub-Netuno” tenha perdido rapidamente sua atmosfera primordial de hidrogênio e hélio devido à intensa radiação da jovem estrela quente que orbita. Em um curto período de tempo, tal planeta seria reduzido a um núcleo vazio do tamanho da Terra. Foi então que as coisas ficaram interessantes.
Para surpresa dos astrônomos, Hubble observou uma atmosfera que, de acordo com sua teoria, é uma “atmosfera secundária” que está presente agora. Com base em uma combinação de evidências observacionais diretas e inferência por meio de modelagem computacional, a equipe relata que a atmosfera consiste em hidrogênio molecular, cianeto de hidrogênio, metano e também contém uma névoa de aerossol. A modelagem sugere que a névoa do aerossol é baseada em hidrocarbonetos produzidos fotoquimicamente, semelhante à poluição atmosférica na Terra.
Os cientistas interpretam o hidrogênio atmosférico atual no GJ 1132 b como hidrogênio da atmosfera original que foi absorvido pelo manto de magma derretido do planeta e agora está sendo lentamente liberado por meio de processos vulcânicos para formar uma nova atmosfera. Acredita-se que a atmosfera que vemos hoje é continuamente reabastecida para equilibrar o hidrogênio que escapa para o espaço.
“É muito empolgante porque acreditamos que a atmosfera que vemos agora foi regenerada, então poderia ser uma atmosfera secundária”, disse a co-autora do estudo Raissa Estrela, do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia. “Primeiro pensamos que esses planetas altamente irradiados poderiam ser muito enfadonhos porque acreditamos que eles perderam suas atmosferas. Mas olhamos as observações existentes deste planeta com o Hubble e dissemos: ‘Oh não, há uma atmosfera lá.'”
As descobertas podem ter implicações para outros exoplanetas, planetas além do nosso sistema solar.
“Quantos planetas terrestres não começam como terrestres? Alguns podem começar como sub-Neptunes e se tornarem terrestres por meio de um mecanismo que fotoevapora a atmosfera primordial. Esse processo funciona no início da vida de um planeta, quando a estrela está mais quente, “disse o autor principal Mark Swain do JPL. “Então a estrela esfria e o planeta fica parado. Você tem esse mecanismo pelo qual pode cozinhar a atmosfera nos primeiros 100 milhões de anos, e então as coisas se acalmam. E se você pode regenerar a atmosfera, talvez você pode ficar com ele. ”
Em alguns aspectos, o GJ 1132 b, localizado a cerca de 41 anos-luz da Terra, tem paralelos tentadores com a Terra, mas em alguns aspectos é muito diferente. Ambos têm densidades semelhantes, tamanhos semelhantes e idades semelhantes, sendo cerca de 4,5 bilhões de anos. Ambos começaram com uma atmosfera dominada por hidrogênio e ambos estavam quentes antes de esfriarem. O trabalho da equipe sugere até que o GJ 1132 be a Terra têm pressão atmosférica semelhante na superfície.
Mas os planetas têm histórias de formação profundamente diferentes. Não se acredita que a Terra seja o núcleo sobrevivente de um sub-Netuno. E a órbita da Terra a uma distância confortável de nosso sol. GJ 1132 b está tão perto de sua estrela anã vermelha que completa uma órbita em torno de sua estrela hospedeira uma vez a cada dia e meio. Essa proximidade extremamente estreita mantém o GJ 1132 b travado de forma maré, mostrando a mesma face para sua estrela o tempo todo – assim como nossa Lua mantém um hemisfério permanentemente voltado para a Terra.
“A questão é: o que mantém o manto quente o suficiente para permanecer líquido e alimentar o vulcanismo?” perguntou Swain. “Este sistema é especial porque tem a oportunidade de bastante aquecimento das marés.”
O aquecimento das marés é um fenômeno que ocorre por fricção, quando a energia da órbita e da rotação de um planeta é dispersa como calor dentro do planeta. GJ 1132 b está em uma órbita elíptica, e as forças de maré agindo sobre ele são mais fortes quando está mais próximo ou mais distante de sua estrela hospedeira. Pelo menos um outro planeta no sistema da estrela hospedeira também atrai gravitacionalmente o planeta.
As consequências são que o planeta é comprimido ou esticado por meio desse “bombeamento” gravitacional. Esse aquecimento das marés mantém o manto líquido por muito tempo. Um exemplo próximo em nosso próprio sistema solar é a lua de Júpiter, Io, que tem atividade vulcânica contínua devido a um cabo de guerra de Júpiter e das luas jupiterianas vizinhas.
Dado o interior quente do GJ 1132 b, a equipe acredita que a crosta mais fria do planeta é extremamente fina, talvez com apenas centenas de metros de espessura. É muito fraco para suportar qualquer coisa que se pareça com montanhas vulcânicas. Seu terreno plano também pode ser rachado como uma casca de ovo devido à flexão da maré. O hidrogênio e outros gases podem ser liberados por meio dessas rachaduras.
O futuro Telescópio Espacial James Webb da NASA tem a capacidade de observar este exoplaneta. A visão infravermelha de Webb pode permitir que os cientistas vejam a superfície do planeta. “Se houver poças de magma ou vulcanismo acontecendo, essas áreas serão mais quentes”, explicou Swain. “Isso vai gerar mais emissão e, portanto, eles estarão olhando potencialmente para a atividade geológica real – o que é empolgante!”
Publicado em 13/03/2021 13h29
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