Poderíamos observar diretamente vulcões em um exoplaneta?

Depois de algumas décadas simplesmente encontrando exoplanetas, a humanidade está começando a ser capaz de fazer algo mais – perscrutar suas atmosferas. 

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) já começou a observar as atmosferas de alguns exoplanetas maiores ao redor de estrelas mais brilhantes.

Mas, em muitos casos, os cientistas ainda estão desenvolvendo modelos que explicam do que a atmosfera do planeta é feita e correspondem aos dados. Um novo estudo de pesquisadores da UC Riverside, do Goddard Spaceflight Center da NASA, da American University e da Universidade de Maryland analisa como um processo atmosférico em particular pode se parecer em um exoplaneta – o vulcanismo.

Há algumas ressalvas no artigo, no entanto. Primeiro, o modelo em si é para uma "exoTerra" – um planeta equivalente à Terra circulando uma estrela parecida com o Sol. Mesmo o JWST não é poderoso o suficiente para capturar os dados espectrográficos de um planeta atmosférico desse tamanho, não importa o quão próximo ele esteja. Assim, os autores fazem algumas suposições sobre a próxima geração de grandes telescópios espaciais – especificamente, eles se referem ao projeto LUVOIR que relatamos antes.

Supondo que o próximo grande telescópio espacial possa coletar dados conforme planejado, ainda é necessário entender os dados que chegam. Em particular, entender o que as quedas nos espectros são causadas e qual, se houver, padrão específico emerge que pode estar relacionado a vulcões ativos.

Fraser fala sobre as capacidades do JWST como caçador de exoplanetas.

Esses vulcões provavelmente estariam expelindo dióxido de enxofre e aerossóis de sulfato para a atmosfera da exoTerra. Para modelar a introdução desses materiais, os autores recorreram a um programa de simulação chamado Goddard Earth Observing System Chemistry Climate Model (GEOSCCM). Esse modelo permite que os pesquisadores manipulem certos aspectos da atmosfera e observem os resultados por longos períodos.

Neste caso específico, os pesquisadores modelaram o efeito de um vulcão injetando uma das várias quantidades de dióxido de enxofre na atmosfera a cada três meses durante quatro anos. Eles então observaram os efeitos por algum tempo depois que o vulcão parou de "entrar em erupção" (ou seja, quando pararam de injetar dióxido de enxofre no modelo) para que pudessem concluir a composição atmosférica de um planeta em recuperação de uma erupção sustentada.

Três linhas principais de espectros se destacaram na análise do pesquisador. Todos os três estavam relacionados ao oxigênio – O2 (o material respirável), O3 (ozônio) e o bom e velho H20. Cada um desses três sinais espectrais sofreu sérias mudanças na época das erupções, e então essas mudanças foram revertidas quando as erupções cessaram.

Fraser fala sobre as dificuldades em obter imagens diretas do planeta com a Dra. Thayne Currie

Uma característica particular que se destacou foi a linha espectral para o ozônio (O3). Diminuiu continuamente durante a fase de erupção, provavelmente causada por sua transformação em ácido sulfúrico. Após as erupções, no entanto, a quantidade de ozônio na atmosfera modelada começou a aumentar novamente, mostrando uma resiliência semelhante à nossa própria camada de ozônio que havia sido impactada pelo uso de CFCs no século passado.

Com os resultados esperados em mãos, os pesquisadores calcularam quanto tempo eles achavam que um telescópio como o LUVOIR levaria para observar um exoplaneta específico para encontrar essas linhas espectrais que indicariam se havia vulcanismo ativo no planeta. O ozônio era relativamente simples, pois exigia apenas 6 horas de observação. Em contraste, o vapor de água foi mais difícil de quantificar, pois poderia ser tão curto quanto 9 horas ou impossível completamente, dependendo da variabilidade no sinal.

Estudos como este serão cruciais para o sucesso de qualquer futura missão de grande telescópio espacial, e haverá muitas coisas para o LUVOIR, ou seu equivalente, observar quando (e se) for lançado. Portanto, muitos outros estudos detalhando quais características podemos esperar ver serão necessários em um futuro próximo. Mas, por enquanto, pelo menos saberemos o que procurar se virmos vulcões em um planeta como o nosso.

Fonte: Universetoday.com