Hubble vê uma nova atmosfera se formando em um exoplaneta rochoso

 Esta imagem é uma impressão artística do exoplaneta GJ 1132 b.

Pela primeira vez, cientistas usando o telescópio espacial Hubble da NASA / ESA encontraram evidências de atividade vulcânica reformando a atmosfera em um planeta rochoso ao redor de uma estrela distante. O planeta, GJ 1132 b, tem densidade, tamanho e idade semelhantes aos da Terra. 

O planeta GJ 1132 b parece ter começado a vida como um mundo gasoso com uma espessa manta de atmosfera. Começando em várias vezes o raio da Terra, este chamado “ sub-Netuno ” rapidamente perdeu sua atmosfera primordial de hidrogênio e hélio, que foi arrancada pela intensa radiação de sua jovem estrela quente. Em um curto período de tempo, foi reduzido a um núcleo vazio do tamanho da Terra. 

Para a surpresa dos astrônomos, novas observações do Hubble descobriram uma atmosfera secundária que substituiu a primeira atmosfera do planeta. É rico em hidrogênio, cianeto de hidrogênio, metano e amônia, e também possui uma névoa de hidrocarbonetos. Os astrônomos teorizam que o hidrogênio da atmosfera original foi absorvido pelo manto de magma derretido do planeta e agora está sendo lentamente liberado pelo vulcanismo para formar uma nova atmosfera. Esta segunda atmosfera, que continua a vazar para o espaço, está continuamente sendo reabastecida do reservatório de hidrogênio no magma do manto. 

“ Esta segunda atmosfera vem da superfície e do interior do planeta e, portanto, é uma janela para a geologia de outro mundo ” , explicou o membro da equipe Paul Rimmer, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. “ É preciso muito mais trabalho para olhar bem através dela, mas a descoberta desta janela é de grande importância. ” 

“A princípio pensamos que esses planetas altamente irradiados seriam muito enfadonhos porque acreditamos que eles perderiam suas atmosferas ” , disse Raissa Estrela, do Laboratório de Propulsão a Jato do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia, EUA. Mas olhamos para as observações existentes neste planeta com o Hubble e percebemos que há uma atmosfera lá. ” 

“ Quantos planetas terrestres não começam como terrestres? Alguns podem começar como sub-Neptunes e se tornarem terrestres por meio de um mecanismo pelo qual a luz evapora a atmosfera primordial. Este processo funciona no início da vida de um planeta, quando a estrela está mais quente ” , disse o líder da equipe Mark Swain, do Laboratório de Propulsão a Jato. “

Então a estrela esfria e o planeta fica parado ali. Então você tem esse mecanismo que pode queimar a atmosfera nos primeiros 100 milhões de anos, e então as coisas se acalmam. E se você pode regenerar a atmosfera, talvez consiga mantê-la. ” 

Em alguns aspectos, GJ 1132 b tem vários paralelos com a Terra, mas em alguns aspectos também é muito diferente. Ambos têm densidades semelhantes, tamanhos e idades semelhantes, com cerca de 4,5 bilhões de anos. Ambos começaram com uma atmosfera dominada por hidrogênio e ambos estavam quentes antes de esfriarem. O trabalho da equipe sugere até que o GJ 1132 be a Terra têm pressão atmosférica semelhante na superfície. 

No entanto, as histórias de formação dos planetas são profundamente diferentes. Não se acredita que a Terra seja o núcleo sobrevivente de um sub-Netuno. E a Terra orbita a uma distância confortável de nosso Sol anão amarelo. GJ 1132 b está tão perto de sua estrela anã vermelha hospedeira que completa uma órbita em torno da estrela uma vez a cada dia e meio. Esta proximidade extremamente estreita mantém o GJ 1132 b travado de forma maré, mostrando a mesma face para sua estrela o tempo todo - assim como nossa lua mantém um hemisfério permanentemente voltado para a Terra. 

“ A questão é: o que mantém o manto quente o suficiente para permanecer líquido e alimentar o vulcanismo?” perguntou Swain. “Este sistema é especial porque tem a oportunidade de muito aquecimento das marés. ” 

O fenômeno do aquecimento das marés ocorre por atrito, quando a energia da órbita e da rotação de um planeta é dispersa como calor dentro do planeta. GJ 1132 b está em uma órbita elíptica, e as forças de maré agindo sobre ele são mais fortes quando está mais próximo ou mais distante de sua estrela hospedeira. Pelo menos um outro planeta no sistema da estrela hospedeira também exerce uma atração gravitacional no planeta.

As consequências são que o planeta é comprimido ou esticado por esse “bombeamento” gravitacional. Esse aquecimento das marés mantém o manto líquido por muito tempo. Um exemplo próximo em nosso próprio Sistema Solar é a lua de Júpiter, Io, que tem vulcanismo contínuo como resultado de um cabo de guerra entre Júpiter e as luas de Júpiter vizinhas. 

A equipe acredita que a crosta do GJ 1132 b é extremamente fina, talvez com apenas centenas de metros de espessura. É muito fraco para suportar qualquer coisa que se pareça com montanhas vulcânicas. Seu terreno plano também pode ser rachado como uma casca de ovo pela flexão da maré. O hidrogênio e outros gases podem ser liberados por meio dessas rachaduras. 

“ 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 comprimentos de onda infravermelhos. Isso significa que se os astrônomos usarem o Telescópio Espacial James Webb para observar este planeta, existe a possibilidade de eles verem não o espectro da atmosfera, mas sim o espectro da superfície ” , explicou Swain. 

 “ E se houver poças de magma ou vulcanismo acontecendo, essas áreas serão mais quentes. Isso gerará mais emissão e, portanto, eles estarão potencialmente olhando para a atividade geológica real - o que é empolgante! ” 

Este resultado é significativo porque dá aos cientistas de exoplanetas uma maneira de descobrir algo sobre a geologia de um planeta a partir de sua atmosfera ” , acrescentou Rimmer. “ 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 da disponibilidade de hidrogênio versus oxigênio na atmosfera. ”

Fonte: esahubble.org