Investigadores concluíram que dois planetas do tamanho da Terra, em órbita da anã vermelha próxima TRAPPIST-1, exibem contrastes térmicos dia-noite tão extremos que é provável que ambos sejam mundos de rocha nua.
Este resultado reduz de forma significativa as zonas onde os astrónomos ainda podem esperar encontrar atmosferas duradouras em torno das estrelas mais comuns da galáxia.
Calor sem ar
Nos dois planetas mais interiores de TRAPPIST-1, um hemisfério permanece sob luz constante, enquanto o outro fica numa noite permanente, criando climas nitidamente separados no mesmo planeta.
Ao acompanhar o calor emitido por estes planetas durante quase 60 horas consecutivas, uma equipa da Universidade de Genebra (UNIGE) produziu os primeiros mapas climáticos de mundos rochosos do tamanho da Terra.
Os cientistas observaram que o calor se concentra quase por completo no lado voltado para a estrela. Isso deixa o hemisfério nocturno com praticamente nenhum calor detectável, traduzindo-se numa diferença superior a 900 graus Fahrenheit (cerca de 500 °C) entre as duas faces.
Um padrão tão desequilibrado mal admite algo mais do que uma atmosfera muito ténue e coloca uma questão mais difícil: por que motivo estes mundos perderam tanto, logo à partida.
Pistas no escuro
O lado nocturno forneceu o indício mais forte, porque um planeta com atmosfera deveria libertar para a escuridão parte do calor armazenado.
Essas curvas de fase térmica - as variações do sinal de calor ao longo de uma órbita - mostram se os ventos conseguem redistribuir energia.
Aqui, os hemisférios escuros mantiveram-se tão fracos que quase não houve transporte de calor, exactamente o comportamento esperado numa superfície sem ar quando a luz do dia desaparece.
Esse sinal simples permitiu aos astrónomos testar hipóteses sobre atmosferas de forma directa, em vez de inferirem tudo a partir de um único instante de um hemisfério iluminado.
Os planetas estão em bloqueio de marés
Parte do problema começa na própria estrela, porque anãs vermelhas próximas podem sujeitar os planetas mais chegados a radiação nociva durante períodos prolongados.
Orbitar tão perto também deixa estes mundos em bloqueio de marés, mantendo sempre a mesma face apontada à estrela, enquanto a outra permanece na sombra.
Sem atmosfera, o lado diurno continua a absorver energia, ao passo que o lado nocturno a perde rapidamente quando o calor infravermelho escapa para o espaço.
Assim, estes planetas podem parecer temperados nos cálculos, mas serem implacáveis à superfície, sobretudo junto ao limite interior.
Um sistema que vale a pena seguir
O sistema TRAPPIST-1, com sete planetas, intriga os astrónomos desde 2017, porque vários desses mundos orbitam a distâncias onde, em princípio, poderia existir água líquida.
Como todos os planetas circulam a mesma estrela fria, os investigadores conseguem compará-los quase lado a lado e observar como a distância altera o desfecho.
“"O sistema TRAPPIST-1 é incrível! Sete planetas, alguns com massas semelhantes à da Terra, orbitam a mesma estrela,"” afirmou Emeline Bolmont, professora associada no Departamento de Astronomia da UNIGE e directora do Centro para a Vida no Universo.
Ao começar pelos dois mundos mais próximos, TRAPPIST-1b (planeta b) e TRAPPIST-1c (planeta c), a equipa escolheu os alvos onde a exposição estelar deveria ser mais intensa.
O que o planeta b revela
O planeta b ofereceu a resposta mais nítida: um lado diurno acima de 390 graus Fahrenheit (cerca de 199 °C), um lado nocturno quase sem brilho e sem desfasamento evidente.
Observações anteriores de eclipses já tinham sugerido que o planeta b reemite a luz da estrela quase totalmente a partir do hemisfério diurno.
Modelos que distribuem calor de forma eficiente não resistiram à nova curva, enquanto as explicações compatíveis com ausência de atmosfera coincidiram tanto no timing como no brilho.
Com este conjunto de sinais, uma atmosfera substancial no planeta b torna-se altamente improvável, mesmo antes de se discutir em detalhe a sua composição superficial.
Porque o planeta c não é tão conclusivo
O planeta c também apareceu fortemente dividido, com um lado diurno perto de 210 graus Fahrenheit (cerca de 99 °C), mas com um sinal demasiado fraco para encerrar o tema.
Uma medição de 2023 já tinha excluído uma atmosfera espessa de dióxido de carbono no planeta c.
Uma hipótese que ainda sobra é a de uma atmosfera muito fina, rica em oxigénio, capaz de transportar apenas uma quantidade modesta de calor antes de o planeta voltar a arrefecer.
Até chegarem dados mais precisos, continuam em aberto tanto a possibilidade de uma superfície nua mais reflectora como a de uma atmosfera ténue.
O papel da rocha exposta
Os modelos de superfície acrescentaram outra camada de complexidade, porque o brilho de um mundo sem ar depende fortemente do que a rocha exposta reflecte e emite.
Uma outra linha de modelação apontou para rocha ultramáfica - rocha escura rica em ferro e magnésio - como a superfície mais provável do planeta b.
Danos moderados provocados pela radiação também podem escurecer outros materiais e diluir essa conclusão com uma margem ampla.
Por isso, a leitura final diz mais sobre a ausência de ar do que sobre o tipo exacto de rocha.
Alvos na procura de vida extraterrestre
As perguntas sobre vida passam agora a concentrar-se nos mundos exteriores, e não nos dois planetas que orbitam mais perto da estrela.
Mercúrio serve de lembrete útil, porque um planeta rochoso pode perder a atmosfera enquanto vizinhos relativamente próximos preservam a sua.
Ainda assim, este par interior mostra o que a radiação intensa e órbitas muito curtas podem fazer durante a história inicial de um sistema planetário.
Isto tem implicações para qualquer levantamento de anãs vermelhas, já que estas estrelas são abundantes e os seus planetas são alvos frequentes na procura de vida.
O Webb continua a observar
O Telescópio Espacial James Webb já está a apontar ao planeta e, um mundo mais distante que se encontra dentro da zona habitável do sistema.
Observações futuras deverão testar se a distância, por si só, ajuda um planeta a reter gás, água e temperaturas mais amenas.
Entretanto, estes planetas interiores tornaram-se um caso de referência para interpretar outros mundos rochosos em torno de estrelas ténues e activas.
Cada nova medição vai afinando a linha que separa planetas que apenas se parecem com a Terra em tamanho daqueles que conseguem manter condições semelhantes às da Terra.
O que muda agora
A nova imagem é dura: nos dois mundos mais próximos, o dia permanente e a noite permanente não são atenuados por uma atmosfera espessa.
Isto não encerra a busca neste sistema, mas indica aos astrónomos onde a esperança se esvai mais depressa e onde ainda pode resistir.
Crédito da imagem: Agência Espacial Europeia
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