Hubble observa exoplaneta que gerou uma segunda atmosfera; entenda

Por Danielle Cassita | Editado por Patrícia Gnipper | 11 de Março de 2021 às 16h20
Reprodução/NASA, ESA, and R. Hurt (IPAC/Caltech)

Em 2015, o planeta rochoso GJ 1132 b foi identificado pelos astrônomos. Trata-se de um exoplaneta que tem vários aspectos que o torna parecido com a Terra e, depois de dois anos, os cientistas descobriram que havia atmosfera por lá. Agora, com o telescópio espacial Hubble, uma equipe de astrônomos descobriu evidências de atividade vulcânica ocorrendo nele, que pode ser a responsável por ter criado uma nova atmosfera envolvendo o planeta.

No início, o GJ 1132 b parece ter sido um planeta gasoso, envolvido por uma fina camada de atmosfera de hidrogênio e hélio. Essa característica lhe rendeu o título de “sub-Netuno”, por ter algumas vezes o raio do nosso planeta. Com o tempo, ele acabou perdendo essa atmosfera primordial devido à ação da radiação intensa emitida pela estrela que orbita; no fim, o planeta gasoso foi reduzido a um núcleo puro, quase com o tamanho da Terra.

Mesmo assim, ele tem densidade, tamanho e idade semelhantes às da Terra, mas o nascimento do nosso planeta e deste contam histórias bem diferentes: primeiro, a Terra não é considerada o núcleo que sobrou de um sub-Netuno, e ficamos a uma distância confortável do Sol. Já o GJ 1132 b está tão próximo da sua estrela que leva apenas um dia e meio para completar uma órbita e, para completar, fica “bloqueado” pelas forças de maré — ou seja, assim como a Lua mostra sempre o mesmo hemisfério, esse planeta também tem sempre o mesmo lado voltado para a estrela.

A região em torno da estrela anfitriã do GJ 1132 b (Imagem: Reprodução/ESA/Hubble, Digitized Sky Survey 2)

É aqui que entra a surpresa que eles encontraram: novas observações feitas com o telescópio espacial Hubble mostraram evidências de uma atmosfera secundária criada pela atividade vulcânica, que teria substituído a primeira que foi perdida. Esta atmosfera é composta por hidrogênio, cianeto de hidrogênio, metano e amônia, e contém também uma névoa de hidrocarbonetos. Para a equipe, o hidrogênio da atmosfera original teria sido absorvido pelo magma do manto do planeta, e agora ele está sendo liberado lentamente nesta nova camada.

Raíssa Estrela, do Laboratório de Propulsão a Jato, diz que, inicialmente, os cientistas pensavam que os planetas altamente irradiados pela energia da estrela que orbitam seriam até entediantes, porque teriam perdido suas atmosferas: “mas analisamos as observações existentes desse planeta com o Hubble, e percebemos que existe uma atmosfera lá", disse ela. Estrela explica que isso empolgou a equipe, porque eles acreditam que a atmosfera que viram foi regenerada, então pode se tratar de uma atmosfera secundária. Ela parece vazar pelo espaço, e é reabastecida pelo hidrogênio do magma do planeta.

Essa atmosfera secundária está vazando para o espaço e é reabastecida pelo hidrogênio presente no magma do manto deste mundo. Embora os sub-Netunos possam perder suas atmosferas primordiais devido à luz das estrelas que orbitam, o desfecho do processo pode ser diferente depois que a estrela se esfria: “esse mecanismo cozinha a atmosfera nos primeiros 100 milhões de anos, e depois tudo se acalma”, diz Mark Swain, membro do JPL. “Se for possível regenerar a atmosfera, talvez seja possível mantê-la”.

Questões para novas observações

Para Swain, ainda há a questão envolvendo o que está aquecendo o manto e deixando-o em estado líquido, alimentando o vulcanismo. Outro aspecto especial deste sistema estelar é o calor de maré presente nele: trata-se de uma consequência da fricção, em que a energia da órbita e da rotação do planeta é dispersada como calor em seu interior. Como este exoplaneta tem órbita elíptica, a força de maré dele fica mais forte quando ele está nos pontos mais próximos ou mais distantes da estrela.

Representação do exoplaneta, com sua estrela ao fundo (Imagem: Reprodução/Dana Berry/Skyworks Digital/CfA)

Nisso, pelo menos outro planeta no sistema também exerce força gravitacional, o que faz com que o GJ 1132 b fique “apertado” e “esticado”. Depois, devido ao calor de maré, o manto do planeta se mantém líquido. Com um interior tão quente, a equipe acredita que a crosta do planeta deve ser extremamente fina, o que a tornaria fraca demais para conter vulcões. Como o terreno pode ter rachaduras causadas pelas flexões de maré, pode haver hidrogênio e outros gases saindo por essas fissuras.

É certo que este exoplaneta ainda guarda muitos mistérios. Felizmente, o telescópio espacial James Webb, que deverá ser lançado em outubro, poderá realizar observações em infravermelho, para que os cientistas saibam o que há na superfície dele: “se tiver magma ou vulcanismo, essas áreas estão mais quentes e vão gerar mais emissão, então vamos observar, potencialmente, a atividade geológica real”, finaliza Swain. Esse é um resultado importante, porque permite que os cientistas de exoplanetas saibam mai sobre a geologia destes mundos a partir da atmosfera.

O artigo com os resultados do estudo será publicado na revista The Astronomical Journal, e pode ser acessado no formato pré-print aqui.

Fonte: Hubble (1, 2)

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