Investigadores revelam uma nova classe de planetas fundidos

O exoplaneta conhecido como L 98-59 d orbita uma pequena estrela vermelha a cerca de 35 anos-luz da Terra. Observações recentes do Telescópio Espacial James Webb e de observatórios terrestres sugeriram algo invulgar: o planeta tem uma densidade particularmente baixa, dado o seu tamanho (que é cerca de 1,6 vezes o da Terra) e contém quantidades significativas de sulfureto de hidrogénio na sua atmosfera.

Ilustração artística do exoplaneta L 98-59 d. Crédito: Mark A. Garlick

Até agora, os astrónomos teriam classificado um planeta como este numa de duas categorias conhecidas: ou um "anão gasoso" e rochoso com uma atmosfera de hidrogénio, ou um mundo rico em água composto por oceanos profundos e por gelo. Mas estas novas descobertas revelam que L 98-59 d não se enquadra em nenhuma dessas descrições - ao invés, parece pertencer a uma classe totalmente diferente de planetas, contendo moléculas pesadas de enxofre. 

Um planeta com um oceano de magma 

Utilizando simulações computacionais avançadas, uma equipa de investigadores da Universidade de Oxford, da Universidade de Groninga, da Universidade de Leeds e da ETH Zurique reconstruiu a história do planeta desde pouco depois do seu nascimento até aos dias de hoje - um período de quase cinco mil milhões de anos. Ao ligar diretamente as observações telescópicas a estes modelos físicos detalhados do interior e da atmosfera planetária, conseguiram determinar o que deve estar a ocorrer nas profundezas do planeta. 

Os seus resultados revelam que o manto de L 98-59 d é provavelmente constituído por silicato fundido (semelhante à lava na Terra), com um oceano global de magma que se estende por milhares de quilómetros abaixo da superfície. Este vasto reservatório fundido permite que o planeta armazene quantidades extremamente grandes de enxofre nas profundezas do seu interior, ao longo de escalas geológicas de tempo. O oceano de magma também ajuda L 98-59 d a reter uma atmosfera espessa rica em hidrogénio, contendo gases que contêm enxofre, como o sulfureto de hidrogénio (H2S). Normalmente, este seria perdido para o espaço ao longo do tempo, devido aos raios X produzidos pela estrela hospedeira. 

Ao longo de milhares de milhões de anos, as interações químicas entre o seu interior fundido e a atmosfera moldaram o que os telescópios observam hoje em L 98-59 d. Os investigadores sugerem que L 98-59 d pode ser o primeiro membro reconhecido de uma população mais ampla de planetas sulfurosos ricos em gás que sustentam oceanos de magma e de longa duração. Se assim for, a diversidade de mundos na nossa Galáxia pode ser ainda maior do que se imaginava anteriormente. 

O autor principal, Dr. Harrison Nicholls (Departamento de Física, Universidade de Oxford), afirmou: "Esta descoberta sugere que as categorias que os astrónomos utilizam atualmente para descrever planetas pequenos podem ser demasiado simples. Embora seja improvável que este planeta fundido sustente vida, reflete a ampla diversidade dos mundos que existem para lá do Sistema Solar. Podemos então perguntar: que outros tipos de planetas estão à espera de serem descobertos?" 

Como o enxofre molda o planeta

 As observações Webb realizadas em 2024 indicaram a presença de dióxido de enxofre, entre outros gases sulfurosos, nas camadas superiores da atmosfera de L 98-59 d. Os novos modelos da equipa mostram que estes gases podem ser criados quando a luz ultravioleta da estrela hospedeira, a anã vermelha L 98-59, desencadeia reações químicas. Ao mesmo tempo, o oceano de magma abaixo atua como um enorme reservatório para armazenar estes gases voláteis, acumulando-os e libertando-os ao longo de milhares de milhões de anos após a formação do planeta. Esta combinação de armazenamento profundo de voláteis no seu interior e da química atmosférica impulsionada pelos raios ultravioleta explica as propriedades notáveis do planeta. 

De acordo com as simulações, L 98-59 d provavelmente formou-se com uma quantidade muito grande de material volátil e pode ter-se assemelhado, em tempos, a um planeta sub-Neptuno de maiores dimensões. Ao longo de milhares de milhões de anos, foi encolhendo gradualmente à medida que arrefecia e perdia parte da sua atmosfera. É importante referir que os oceanos de magma representam os estados iniciais universais de todos os planetas rochosos (incluindo a Terra e Marte), pelo que novos conhecimentos acerca da física dos oceanos de magma podem dar-nos informações sobre o nosso próprio mundo e sobre a sua história primordial. 

O coautor e professor Raymond Pierrehumbert (Departamento de Física da Universidade de Oxford), afirmou: "O que é excitante é que podemos utilizar modelos computacionais para desvendar o interior oculto de um planeta que nunca iremos visitar. Embora os astrónomos só possam medir o tamanho, a massa e a composição atmosférica de um planeta à distância, esta investigação demonstra que é possível reconstruir o passado remoto destes mundos alienígenas - e descobrir tipos de planetas sem equivalente no nosso próprio Sistema Solar". 

O Telescópio Webb está a fornecer uma grande quantidade de novos dados, com mais a caminho pelas futuras missões Ariel e PLATO. A equipa de investigação pretende aplicar as suas simulações a estas novas medições, utilizando métodos de aprendizagem de máquina, para mapear a diversidade de mundos para lá do Sistema Solar e estabelecer ligações com as suas histórias iniciais. Ao fazê-lo, vamos aprender como os planetas se formam, como evoluem e, assim, definir expetativas sobre quais podem ser habitáveis (ou não). 

O Dr. Richard Chatterjee (Universidade de Leeds/Universidade de Oxford) afirmou: "Os nossos modelos computacionais simulam vários processos planetários, permitindo-nos efetivamente recuar no tempo e compreender como este exoplaneta rochoso invulgar, L 98-59 d, evoluiu. O gás sulfureto de hidrogénio, responsável pelo cheiro a ovos podres, parece desempenhar um papel de destaque nesse planeta. Mas, como sempre, são necessárias mais observações para compreender este planeta e outros semelhantes. Investigações futuras poderão ainda revelar que planetas com odores bastante pungentes são surpreendentemente comuns".

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