Noites nubladas e dias ensolarados nos distante júpiteres quentes

Esta ilustração representa como os Júpiteres quentes de temperaturas diferentes e composições de nuvens diferentes podem aparecer a quem voa por cima do lado diurno destes planetas numa nave espacial, com base em modelos de computador.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Universidade do Arizona/V. Parmentier

A previsão meteorológica para planetas distantes e quentes denominados "Júpiteres quentes" pode ser algo como isto: noites nubladas e dias ensolarados, com uma temperatura máxima de 1300 graus Celsius. Estes mundos misteriosos estão demasiado longe para podermos observar nuvens nas suas atmosferas. Mas um estudo recente usando o Telescópio Espacial Kepler da NASA e técnicas de modelagem por computador encontou pistas de onde essas nuvens se podem reunir e da sua provável composição. O estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal e está disponível online. Os Júpiteres quentes, entre os primeiros dos milhares de exoplanetas (planetas para lá do nosso Sistema Solar) descobertos na nossa Galáxia até agora, orbitam as suas estrelas tão intimamente que estão perpetuamente "torriscados". E enquanto isso pode desencorajar os turistas galácticos, o estudo representa um avanço importante na compreensão da estrutura das atmosferas alienígenas.

Dias intermináveis, noites intermináveis

Os Júpiteres quentes têm bloqueio de marés, o que significa que um lado do planeta está sempre voltado para a estrela e o outro está sempre em escuridão. Na maioria dos casos, o "lado diurno" está largamente livre de nuvens e o "lado noturno" é fortemente nublado, deixando céus parcialmente nublados na zona intermédia. A formação de nuvens é muito diferente da que conhecemos no Sistema Solar," afirma Vivien Parmentier, investigador da Universidade do Arizona, em Tucson, EUA, autor principal do estudo. Um "ano" neste género de planetas pode equivaler a apenas alguns dias terrestres. Num Júpiter quente mais "frio" poderão existir temperaturas de 1300º C. Mas as condições extremas dos Júpiteres quentes trabalham a favor dos cientistas. O contraste da radiação noite-dia é, de facto, fácil de modelar," afirma Parmentier. "[Os Júpiteres quentes] são muito mais fáceis de modelar do que o próprio Júpiter."

Um eclipse, depois "blips"

Os cientistas criaram pela primeira vez uma variedade de Júpiteres quentes e idealizados usando modelos de circulação global - versões mais simples do tipo de modelos computacionais usados para simular o clima da Terra. Em seguida, compararam os modelos com a luz detetada pelo Kepler a partir de Júpiteres quentes reais. O Kepler, que opera agora na sua missão K2, foi construído para registar o extremamente pequeno mergulho na luz estelar quando um planeta passa em frente da sua estrela, evento a que chamamos "trânsito". Mas, neste caso, os cientistas focaram-se nas "curvas de fase" dos planetas, ou mudanças na luz à medida que o planeta passa por fases, como a Lua da Terra.

A combinação dos Júpiteres quentes modelados com as curvas de fase de Júpiteres quentes reais revelou quais as curvas provocadas pelo aquecimento do planeta e quais as curvas provocadas por luz refletida pelas nuvens na atmosfera. Combinando os dados do Kepler com modelos de computador, os cientistas foram capazes de, pela primeira vez, inferir padrões globais de nuvens nestes mundos distantes.

Isto permitiu com que a equipa tirasse conclusões sobre as diferenças do vento e da temperatura nos Júpiteres quentes que estudaram. Pouco antes dos planetas mais quentes passarem por trás das suas estrelas - uma espécie de eclipse - um pequeno "blip" na curva de luz visível do planeta revelou um "ponto quente" no lado oriental do planeta. E em planetas eclipsados mais frios, foi observado um "blip" logo após o planeta surgir novamente do outro lado da estrela, desta vez no lado ocidental do planeta. O "blip" inicial nos mundos mais quentes revela que fortes ventos estavam a empurrar as zonas mais quentes e sem nuvens da atmosfera, normalmente encontradas diretamente sob a sua estrela, para este.

Enquanto isso, em mundos frios, as nuvens agrupam-se e refletem mais luz no lado mais "frio" e ocidental do planeta, dando origem ao "blip" pós-eclipse. Nós estamos a afirmar que o oeste do lado diurno do planeta é mais nublado que o este," explica Parmentier. Embora este padrão intrigante já tenha sido visto antes, esta investigação foi a primeira a estudar todos os Júpiteres quentes que exibem este comportamento. Isto levou a outro marco importante. Ao descobrirem como é que as nuvens estão distribuídas, o que está intimamente ligado com a temperatura global do planeta, os cientistas foram capazes de determinar a provável composição das nuvens.

Basta adicionar manganês, e mexer

Os Júpiteres quentes têm uma temperatura demasiado alta para a existência de nuvens de vapor de água como cá na Terra. Em vez disso, as nuvens desses planetas são provavelmente formadas à medida que os vapores exóticos se condensam para formar minerais, compostos químicos como o óxido de alumínio, ou até metais como ferro. A equipa científica descobriu que as nuvens de sulfeto de manganês provável ente dominam os Júpiteres quentes mais "frios", enquanto as nuvens de silicatos prevalecem a temperaturas mais elevadas. Nesses planetas, os silicatos provavelmente "chovem" para o interior do planeta, desaparecendo da atmosfera observável.

Por outras palavras, a temperatura média de um planeta, que depende da distância à estrela, governa os tipos de nuvens que aí se podem formar. Isto leva a que diferentes planetas formem tipos diferentes de nuvens. A composição das nuvens muda com a temperatura do planeta," comenta Parmentier. "As curvas de luz contam a história da composição das nuvens. É superinteressante, porque a composição das nuvens é, de outra forma, muito difícil de obter."

Os novos resultados também mostram que as nuvens não são distribuídas uniformemente nos Júpiteres quentes, ecoando os resultados anteriores do Telescópio Espacial Spitzer da NASA que sugerem que partes diferentes dos Júpiteres quentes têm temperaturas muito diferentes.

As novas descobertas surgem perto do 21.º aniversário do início da caça aos exoplanetas. No dia 6 de outubro de 1995, uma equipa suíça anunciou a descoberta de 51 Pegasi b, um Júpiter quente que foi o primeiro planeta confirmado em órbita de uma estrela parecida com o Sol. Parmentier e a sua equipa esperam que as suas informações sobre as nuvens nos Júpiteres quentes possam trazer uma compreensão mais detalhada sobre as atmosferas e química dos Júpiteres quentes, um dos principais objetivos dos estudos atmosféricos dos exoplanetas.