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 contado um número crescente de planetas rochosos, os cientistas pensaram que a maior parte de suas atmosferas estava há muito perdida.
No entanto, um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Chicago e da Universidade de Stanford sugere um mecanismo pelo qual esses planetas poderiam não apenas desenvolver atmosferas cheias de vapor d’água, mas mantê-las por longos períodos. Publicada em 15 de março no 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.
“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 Asst. Prof. Edwin Kite, um especialista em como as atmosferas planetárias evoluem ao longo do tempo.
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 de sua estrela e, se você tiver 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 próprio 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 explode o hidrogênio.
Mas muitos detalhes ainda precisam ser preenchidos nesses modelos. Kite e a coautora Laura Schaefer, da Universidade de Stanford, começaram a explorar algumas das consequências potenciais de ter um planeta coberto por oceanos de rocha derretida.
“O magma líquido é, na verdade, muito líquido”, 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. Eventualmente, o planeta fica com uma atmosfera dominada pela água.
Este 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 Telescópio Hubble, está programado para ser lançado ainda este ano; 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 sol, então um lado está sempre quente e o outro frio.
Dois ex-alunos da UChicago sugeriram uma maneira de usar esse fenômeno para verificar a atmosfera. Os cientistas Laura Kreidberg, PhD’16, e Daniel Koll, PhD’16 – agora no Instituto Max Planck de Astronomia e MIT, respectivamente – apontaram 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 deve ser capaz de dizer se há uma atmosfera redistribuindo o calor.
Publicado em 16/03/2021 09h47
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