Nenhuma atmosfera semelhante à da Terra foi encontrada no exoplaneta TRAPPIST-1 d

O exoplaneta TRAPPIST-1 d intriga os astrônomos que buscam mundos possivelmente habitáveis além do nosso sistema solar porque é semelhante em tamanho à Terra, rochoso e reside em uma área ao redor de sua estrela onde a água líquida em sua superfície é teoricamente possível. Mas, de acordo com um novo estudo utilizando dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, ele não possui uma atmosfera semelhante à da Terra.

Esta concepção artística retrata o planeta TRAPPIST-1 d passando em frente à sua estrela turbulenta, com outros membros do sistema compacto mostrados ao fundo. Créditos: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI) 

Uma atmosfera protetora, um sol acolhedor e muita água líquida — a Terra é um lugar especial. Usando as capacidades sem precedentes do Webb, os astrônomos estão em uma missão para determinar o quão especial e raro é o nosso planeta. Será que esse ambiente temperado pode existir em outro lugar, mesmo em torno de um tipo diferente de estrela? O sistema TRAPPIST-1 oferece uma oportunidade tentadora para explorar essa questão, pois contém sete mundos do tamanho da Terra orbitando o tipo mais comum de estrela na galáxia: uma anã vermelha .

"Em última análise, queremos saber se algo como o ambiente que desfrutamos na Terra pode existir em outros lugares, e em que condições. Embora o Telescópio Espacial James Webb esteja nos dando a capacidade de explorar essa questão em planetas do tamanho da Terra pela primeira vez, neste momento podemos descartar TRAPPIST-1 d de uma lista de potenciais gêmeos ou primos da Terra", disse Caroline Piaulet-Ghorayeb, da Universidade de Chicago e do Instituto Trottier de Pesquisa em Exoplanetas (IREx) da Universidade de Montreal, principal autora do estudo publicado no The Astrophysical Journal .

Planeta TRAPPIST-1 d

O sistema TRAPPIST-1 está localizado a 40 anos-luz de distância e foi revelado como o recordista de maior número de planetas rochosos do tamanho da Terra ao redor de uma única estrela em 2017, graças a dados do Telescópio Espacial Spitzer aposentado da NASA e de outros observatórios.

Como essa estrela é uma anã vermelha fraca e relativamente fria, a " zona habitável " — onde a temperatura do planeta pode ser ideal, de modo que a água líquida na superfície seja possível — fica muito mais próxima da estrela do que em nosso sistema solar. TRAPPIST-1 d, o terceiro planeta a partir da estrela anã vermelha, fica na cúspide dessa zona temperada, mas sua distância até sua estrela é de apenas 2% da distância da Terra ao Sol. TRAPPIST-1 d completa uma órbita completa em torno de sua estrela, seu ano, em apenas quatro dias terrestres.

O instrumento NIRSpec (Espectrógrafo de Infravermelho Próximo) de Webb não detectou moléculas de TRAPPIST-1 d comuns na atmosfera terrestre, como água, metano ou dióxido de carbono. No entanto, Piaulet-Ghorayeb delineou diversas possibilidades para o exoplaneta que permanecem em aberto para estudos posteriores. 

"Existem algumas razões potenciais pelas quais não detectamos uma atmosfera ao redor de TRAPPIST-1 d. Poderia ter uma atmosfera extremamente rarefeita, difícil de detectar, semelhante à de Marte. Alternativamente, poderia ter nuvens muito espessas e de alta altitude que estão bloqueando nossa detecção de assinaturas atmosféricas específicas — algo mais parecido com Vênus. Ou poderia ser uma rocha árida, sem atmosfera alguma", disse Piaulet-Ghorayeb.

O sistema TRAPPIST-1 consiste em sete planetas do tamanho da Terra orbitando uma estrela anã vermelha. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)

A estrela TRAPPIST-1

Seja qual for o caso de TRAPPIST-1 d, é difícil ser um planeta em órbita de uma estrela anã vermelha. TRAPPIST-1 , a estrela hospedeira do sistema, é conhecida por ser volátil, frequentemente liberando explosões de radiação de alta energia com o potencial de destruir a atmosfera de seus pequenos planetas, especialmente aqueles que orbitam mais perto.

No entanto, os cientistas estão motivados a buscar sinais de atmosferas nos planetas TRAPPIST-1 porque as estrelas anãs vermelhas são as mais comuns em nossa galáxia. Se os planetas conseguirem manter uma atmosfera aqui, sob ondas de radiação estelar intensa, eles poderiam, como diz o ditado, sobreviver em qualquer lugar.

"Os sensíveis instrumentos infravermelhos do Webb estão nos permitindo investigar as atmosferas desses planetas menores e mais frios pela primeira vez", disse Björn Benneke, do IREx da Universidade de Montreal, coautor do estudo. "Estamos apenas começando a usar o Webb para procurar atmosferas em planetas do tamanho da Terra e para definir a linha entre os planetas que podem reter uma atmosfera e aqueles que não podem."

Os planetas externos TRAPPIST-1

As observações do Webb dos planetas externos da TRAPPIST-1 estão em andamento, o que apresenta potencial e perigo. Por um lado, disse Benneke, os planetas e, f, g e h podem ter maiores chances de possuir atmosferas por estarem mais distantes das erupções energéticas de sua estrela hospedeira. No entanto, sua distância e o ambiente mais frio tornarão as assinaturas atmosféricas mais difíceis de detectar, mesmo com os instrumentos infravermelhos do Webb.

"Ainda há esperança para as atmosferas ao redor dos planetas da TRAPPIST-1", disse Piaulet-Ghorayeb. "Embora não tenhamos encontrado uma assinatura atmosférica grande e marcante no planeta d, ainda há potencial para que os planetas mais externos contenham muita água e outros componentes atmosféricos."

"Nosso trabalho de detetive está apenas começando. Embora TRAPPIST-1 d possa se revelar uma rocha árida iluminada por uma estrela vermelha cruel, os planetas externos TRAPPIST-1e, f, g e h podem ainda possuir atmosferas densas", acrescentou Ryan MacDonald, coautor do artigo, atualmente na Universidade de St. Andrews, no Reino Unido, e anteriormente na Universidade de Michigan. "Graças a Webb, agora sabemos que TRAPPIST-1 d está muito longe de ser um mundo hospitaleiro. Estamos descobrindo que a Terra é ainda mais especial no cosmos."

Phys.com