Exoplaneta semelhante a Terra ganha segunda atmosfera

A cerca de 41 anos-luz da Terra está um exoplaneta que perdeu a atmosfera, mas aparentemente ganhou uma nova. Os cientistas também acreditam que o planeta, conhecido como GJ 1132 b, evoluiu drasticamente de um mundo gasoso para um rochoso do tamanho da Terra.

É a primeira vez que pesquisadores descobrem uma atmosfera secundária regenerada em um exoplaneta.

Exoplanetas são planetas encontrados orbitando uma estrela fora de nosso Sistema Solar. Esse provavelmente começou como um sub-Netuno gasoso. Sub-Netunos são maiores do que a Terra, mas menores do que mundos gasosos como Netuno.

Os cientistas acreditam que o exoplaneta perdeu sua espessa atmosfera de hidrogênio e hélio, porque ele orbita uma estrela jovem e ardente. A radiação da estrela pode ter destruído aquela atmosfera rapidamente, deixando apenas o núcleo planetário, que é aproximadamente do tamanho da Terra.

Ao apontar o Telescópio Espacial Hubble para o GJ 1132 b revelou uma surpresa. O telescópio mostrou que o planeta desenvolveu uma “atmosfera secundária” tóxica e nebulosa feita de hidrogênio, metano, cianeto de hidrogênio e uma névoa de aerossol, como a poluição atmosférica que temos na Terra.

Mas então, como surgiu essa atmosfera venenosa? Os pesquisadores acreditam que a atividade vulcânica no GJ 1132 b seja a causa.

O hidrogênio detectável na atmosfera secundária que se formou é proveniente, provavelmente, da atmosfera original – ele foi apenas absorvido pelo manto de magma do planeta sob uma crosta fina. A atividade vulcânica não apenas liberou esse hidrogênio para criar uma nova atmosfera, mas também ajuda a repor qualquer parte dele que se perca no espaço à medida que a radiação da estrela continua a eliminá-lo.

A pesquisa será publicada na próxima edição do periódico The Astronomical Journal.

“É muito empolgante, porque acreditamos que a atmosfera que vemos agora foi regenerada, então poderia ser uma atmosfera secundária”, disse em um comunicado a coautora do estudo Raissa Estrela, pós-doutoranda no Laboratório de Propulsão a Jato (JPL, na sigla em inglês) da Nasa.

“Primeiro, nós pensamos que esses planetas altamente irradiados poderiam ser muito entediantes, 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’”.

A ideia de que os planetas podem evoluir de um tipo de mundo para outro pode mudar a maneira como os cientistas estudam os exoplanetas.

“Quantos planetas terrestres não começam como terrestres? Alguns podem começar como sub-Netunos 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 em um comunicado o autor-líder do estudo, Mark Swain, um cientista do laboratório da Nasa.

“Então a estrela esfria e o planeta fica parado. Existe esse mecanismo pelo qual pode cozinhar a atmosfera nos primeiros 100 milhões de anos, e então as coisas se acalmam. E se a atmosfera pode regenerar, talvez ele possa ficar com ela”.

Por um lado, o GJ 1132 b é semelhante à Terra em tamanho, idade e densidade. Embora a Terra seja perfeitamente adequada para a vida agora, ela começou como um planeta quente, com uma atmosfera carregada de hidrogênio, antes de se resfriar e aumentar em oxigênio.

Mas os planetas divergem quando se trata de como foram formados e da distância de suas estrelas hospedeiras. O GJ 1132 b completa uma órbita em torno de sua estrela anã vermelha hospedeira a cada dia e meio, mas não gira ao redor dele mesmo, dessa forma sempre mostrando o mesmo lado do planeta para a estrela.

“A questão é: o que mantém o manto quente o suficiente para permanecer líquido e alimentar a atividade vulcânica?”, disse Swain. “Este sistema é especial, porque tem a oportunidade de bastante aquecimento de maré”.

Potencial para atividade vulcânica

O aquecimento de maré é algo que acontece quando a energia da forma como um planeta gira, bem como sua órbita, cria calor dentro de um planeta.

O exoplaneta GJ 1132 b tem uma órbita elíptica ou oval, que cria fortes forças de maré quando o planeta está nas distâncias mais próximas e mais longes em relação à estrela. Há também um outro planeta no sistema que exerce um puxão gravitacional nele.

Juntas, essas forças comprimem o planeta, que os pesquisadores sabem que causa a atividade vulcânica. Uma das maiores luas de Júpiter, chamada Io, é o mundo mais vulcanicamente ativo em nosso sistema solar e é constantemente empurrada e puxada por Júpiter e suas outras luas.

Este planeta em particular provavelmente tem uma crosta fina com apenas centenas de metros de espessura, o que significa que pode ter uma aparência rachada – e essas rachaduras permitem que o hidrogênio e outros gases escapem e formem a atmosfera secundária.

Esta descoberta não apenas fornece um vislumbre intrigante de um exoplaneta e da geologia de um mundo incomum, mas pode lançar mais luz sobre os planetas em nosso próprio sistema solar.

“Este resultado é significativo, porque dá aos cientistas que estudam exoplanetas uma maneira de descobrir algo sobre a geologia de um planeta a partir de sua atmosfera”, disse em nota o coautor do estudo, Paul Rimmer, pós-doutorado na Universidade de Cambridge.

“Também é importante para entender onde os planetas rochosos em nosso próprio Sistema Solar – Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, se encaixam no quadro mais amplo da planetologia comparativa, em termos de disponibilidade de hidrogênio versus oxigênio na atmosfera”.

Os pesquisadores puderam observar este exoplaneta usando o próximo Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para outubro.

“Esta atmosfera, se for fina – ou seja, se tiver uma pressão de superfície semelhante à da Terra – provavelmente significa que você pode ver até o solo em comprimento de ondas infravermelhas”, disse Swain.

“Isso significa que se os astrônomos usarem o Telescópio Espacial James Webb para observar este planeta, há uma possibilidade de que eles vejam não o espectro da atmosfera, mas sim o espectro da superfície. E se houver poças de magma ou vulcanismo acontecendo, essas áreas serão mais quentes. Isso vai gerar mais emissões e, portanto, eles estarão potencialmente olhando para a atividade geológica real – o que é empolgante!”.

(Texto traduzido, leia o original em inglês)