doi.org/10.1038/s41586-023-06687-0
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#Metano
Se há uma substância química que causa entusiasmo na busca por bioassinaturas em outros mundos, é o metano. Não é fácil porque tem fontes bióticas e abióticas.
Mas encontrá-lo na atmosfera de um exoplaneta significa que o planeta merece uma análise mais detalhada.
O metano atrai a atenção científica principalmente devido à sua curta duração na atmosfera planetária. O metano não resiste à luz das estrelas por muito tempo, pelo menos não em atmosferas terrestres. Ele sucumbe à fotodissociação e precisa ser reabastecido continuamente para manter sua presença na atmosfera.
Se um planeta rochoso tem muito metano, então a fonte tem que ser enorme, tornando provável uma fonte biótica. Na Terra, a atividade biológica cria uma enorme quantidade de metano.
Metabolicamente, o metano não é difícil de produzir.
O metano é comum no nosso Sistema Solar, embora não necessariamente abundante. Até onde os cientistas sabem, é tudo abiótico. Processos como a serpentinização poderiam explicar isso.
A serpentinização é um processo natural e abiótico que envolve água, dióxido de carbono e o mineral olivina. A olivina é comum na Terra e é o principal componente do manto superior do nosso planeta. Também o encontramos na Lua, em Marte e em alguns asteróides.
Recentemente, o Telescópio Espacial James Webb detectou metano na atmosfera de WASP-80b, um gigante gasoso com cerca de metade da massa de Júpiter. WASP-80b orbita uma estrela da sequência principal do tipo K com cerca de 1,5 bilhão de anos. WASP 80 está a cerca de 162 anos-luz de distância e WASP-80b é o único planeta detectado em torno da estrela até agora.
Como o WASP-80b é um gigante gasoso, a vida está descartada, exceto alguns cenários extremos de ficção científica. Mas a serpentinização da olivina, a fonte abiótica mais conhecida de metano, também está descartada, uma vez que WASP-80b não é um planeta rochoso. Mas encontrá-lo ainda é interessante.
Isso ocorre em parte porque agora podemos comparar o exoplaneta com as atmosferas contendo metano de Urano e Netuno em nosso próprio Sistema Solar. Isso só pode nos ajudar a compreender melhor as futuras detecções de metano.
Um novo artigo publicado na revista Nature apresenta a detecção. É intitulado “Metano em toda a atmosfera do exoplaneta quente WASP-80b”. O autor principal é Taylor Bell, pesquisador de pós-doutorado no Bay Area Environmental Research Institute.
WASP-80b é um Júpiter quente. Sua temperatura é de cerca de 550 Celsius (1.025 F; 825 K). Portanto, está entre Júpiteres quentes como HD 209458 b (o primeiro exoplaneta em trânsito descoberto) e Júpiteres frios, como o maior planeta do nosso Sistema Solar. Nosso Júpiter tem cerca de 112 Celsius (235 F; 125 K).
A temperatura é um ponto importante. Há uma escassez de detecções de metano nas atmosferas de exoplanetas, portanto, nesta fase do jogo, cada detecção desempenha um papel importante no desenvolvimento da teoria atmosférica e na orientação de pesquisas de acompanhamento.
A temperatura do WASP-80b coloca-o num “regime de transição interessante, onde os modelos químicos de equilíbrio prevêem que deverá haver características detectáveis de CH4 e CO/CO2 nos espectros de transmissão e emissão do planeta…”, explicam os autores da investigação.
WASP-80b está muito perto de sua estrela anã vermelha e leva apenas três dias para orbitar. Como o planeta está tão longe e tão perto de sua estrela, mesmo o poderoso James Webb não consegue vê-lo. Em vez disso, os astrônomos usaram o James Webb para estudar a luz combinada da estrela e do planeta em trânsitos e eclipses.
Não houve muitas detecções de metano em atmosferas de exoplanetas por telescópios como o Hubble e o Spitzer, que podem observar em infravermelho, embora não como o James Webb. A falta de detecções levou os cientistas a desenvolver explicações teóricas de como o metano poderia ser esgotado nas atmosferas. Alta metalicidade, alto fluxo de calor interior e outras razões foram exploradas como mecanismos de esgotamento do metano.
Uma vez que o James Webb já detectou metano, surge uma questão importante.
“No entanto, esta detecção definitiva de metano em toda a atmosfera de WASP-80b com espectroscopia James Webb de baixa resolução levanta a questão até que ponto as não detecções anteriores foram afetadas pela escassa cobertura de comprimento de onda e precisão alcançável com HST e Spitzer”, os autores escrever.
Portanto, se os astrônomos continuarem a detectar metano em mais atmosferas de exoplanetas, poderemos ter de mudar a nossa ideia sobre o metano como uma bioassinatura.
“À medida que encontramos metano e outros gases em exoplanetas, continuaremos a expandir o nosso conhecimento sobre como a química e a física funcionam em condições diferentes das que temos na Terra, e talvez em breve, noutros planetas que nos lembrem do que temos aqui em casa”, escreveram os autores em uma postagem no blog da NASA.
Os investigadores explicam que encontrar exoplanetas com metano nas suas atmosferas também nos ajuda a compreender o nosso próprio Sistema Solar.
“A NASA tem um histórico de envio de naves espaciais aos gigantes gasosos do nosso sistema solar para medir a quantidade de metano e outras moléculas nas suas atmosferas”, escrevem os autores.
“Agora, ao medir o mesmo gás num exoplaneta, podemos começar realizando uma comparação “maçã com maçã” e ver se as expectativas do sistema solar correspondem ao que vemos fora dele.”
Os pesquisadores também dizem que medir o metano junto com a água ajuda a definir como e onde um planeta se formou.
“Por exemplo, medindo a quantidade de metano e água no planeta, podemos inferir a proporção entre átomos de carbono e átomos de oxigênio”, escrevem.
“Espera-se que esta proporção mude dependendo de onde e quando os planetas se formam no seu sistema.” Os astrônomos podem usar esses dados para determinar se um planeta se formou perto de sua estrela ou se formou mais longe e depois migrou para dentro.
O James Webb provavelmente não foi concluído com o WASP-80b. Estes dados são do instrumento NIRCam do telescópio espacial. As futuras observações MIRI e NIRCam irão sondar o planeta em diferentes comprimentos de onda, o que deverá detectar outras moléculas de carbono, como monóxido de carbono e dióxido de carbono.
“As nossas descobertas levam-nos a pensar que seremos capazes de observar outras moléculas ricas em carbono, como o monóxido de carbono e o dióxido de carbono, permitindo-nos traçar um quadro mais abrangente das condições na atmosfera deste planeta”, explicam os investigadores.
Embora o metano chame a atenção de todos por causa de sua ligação com a biologia, esta pesquisa nos mostra o outro lado do metano. Pode ajudar-nos a compreender como e onde alguns planetas se formaram e se migraram.
As detecções de metano em exoplanetas nos ajudarão construindo uma melhor compreensão geral das atmosferas dos exoplanetas. Podem até ajudar-nos a compreender o nosso próprio Sistema Solar, sobre o qual ainda temos tantas dúvidas.
O James Webb está preparado para desempenhar um papel fundamental na construção do nosso conhecimento sobre metano e atmosferas.
“Uma coisa é certa: a viagem de descoberta com o Telescópio Espacial James Webb está repleta de potenciais surpresas”, dizem os autores.
Publicado em 09/12/2023 19h02
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