Exoplanetas não são mundos aquáticos

 Há muito menos água na superfície de planetas distantes fora do nosso sistema solar do que se pensava anteriormente. Esses exoplanetas não possuem camadas espessas de água, como frequentemente se especulava. Essa é a conclusão de um estudo internacional liderado pela ETH Zurique.

Ilustração do exoplaneta K2-18b. Acredita-se que o planeta tenha uma espessa camada gasosa e nenhum oceano global. (Imagem: ESA/Hubble, M. Kornmesser, CC BY 4.0) 

Um exoplaneta orbitando uma estrela anã a 124 anos-luz da Terra ganhou as manchetes em todo o mundo em abril de 2025. Pesquisadores da Universidade de Cambridge relataram que o planeta K2-18b poderia ser um mundo marinho com um oceano profundo e global repleto de vida. No entanto, um estudo mostra agora que os chamados sub-Netunos, como K2-18b, têm alta probabilidade de serem mundos dominados por água e que as condições ali estão longe de serem propícias à vida. "A água nos planetas é muito mais limitada do que se acreditava anteriormente", observa Caroline Dorn, professora de exoplanetas na ETH Zurique.

O estudo foi conduzido sob a liderança da ETH Zurique, em colaboração com pesquisadores do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg e da Universidade da Califórnia em Los Angeles. K2-18b é maior que a Terra, mas menor que Netuno, o que o coloca em uma classe de planetas que não existem em nosso sistema solar. No entanto, observações mostram que eles são comuns no espaço sideral. Alguns desses sub-Netunos provavelmente se formaram muito longe de sua estrela central, além da chamada linha de neve, onde a água congela e depois migra para o interior.

Até agora, presumia-se que alguns desses planetas eram capazes de acumular quantidades particularmente grandes de água durante sua formação e agora abrigam oceanos profundos e globais sob uma atmosfera rica em hidrogênio. Especialistas os chamam de planetas hiceanos: uma combinação de "hidrogênio" e "oceano".

Fatorando a química

"Nossos cálculos mostram que esse cenário não é possível", diz Dorn. Isso ocorre porque uma vulnerabilidade fundamental de estudos anteriores foi a desconsideração de qualquer acoplamento químico entre a atmosfera e o interior do planeta. "Agora, consideramos as interações entre o interior do planeta e sua atmosfera", explica Aaron Werlen, pesquisador da equipe de Dorn e principal autor do estudo publicado no The Astrophysical Journal Letters.

Os pesquisadores presumem que, em um estágio inicial de sua formação, os subnetunos passaram por uma fase em que foram cobertos por um oceano de magma profundo e quente. Uma camada de gás hidrogênio garantiu que essa fase se mantivesse por milhões de anos.

“Em nosso estudo, investigamos como as interações químicas entre oceanos de magma e atmosferas afetam o conteúdo de água de exoplanetas subnetunianos jovens”, diz Werlen.

Para isso, os pesquisadores utilizaram um modelo existente que descreve a evolução planetária ao longo de um período específico de tempo. Eles o combinaram com um novo modelo que calcula os processos químicos que ocorrem entre o gás na atmosfera e os metais e silicatos no magma.

Água desaparecendo no interior

Os pesquisadores calcularam o estado de equilíbrio químico de 26 componentes diferentes para um total de 248 planetas modelo. As simulações computacionais mostraram que os processos químicos destroem a maioria das moléculas de água H2O . Hidrogênio (H) e oxigênio (O) se ligam a compostos metálicos, e estes desaparecem em grande parte no núcleo do planeta.

Embora a precisão desses cálculos tenha algumas limitações, os pesquisadores estão convencidos com os resultados. "Nós nos concentramos nas principais tendências e podemos ver claramente nas simulações que os planetas têm muito menos água do que acumularam originalmente", explica Werlen. "A água que realmente permanece na superfície como H2O limita -se a, no máximo, alguns por cento."

Em uma publicação anterior, o grupo de Dorn já havia demonstrado como a maior parte da água de um planeta está escondida no interior. "No estudo atual, analisamos a quantidade total de água nesses subnetunos", explica o pesquisador. "De acordo com os cálculos, não existem mundos distantes com grandes camadas de água onde a água componha cerca de 50% da massa do planeta, como se pensava anteriormente. Mundos hiceanos com 10-90% de água são, portanto, muito improváveis."

Isso torna a busca por vida extraterrestre mais difícil do que o esperado. Condições propícias à vida, com água líquida suficiente na superfície, provavelmente existirão apenas em planetas menores, que provavelmente só serão observáveis ​​com observatórios ainda melhores que o Telescópio Espacial James Webb.

A Terra não é um caso especial

Dorn considera o papel da nossa Terra particularmente interessante à luz dos novos cálculos que mostram que a maioria dos planetas distantes tem um teor de água semelhante ao nosso. "A Terra pode não ser tão extraordinária quanto pensamos. Em nosso estudo, pelo menos, parece ser um planeta típico", diz ela.

Os pesquisadores também se surpreenderam com uma diferença aparentemente paradoxal: os planetas com as atmosferas mais ricas em água não são aqueles que acumularam mais gelo além da linha de neve, mas sim aqueles que se formaram dentro da linha de neve. Nesses planetas, a água não veio de cristais de gelo, mas foi produzida quimicamente quando o hidrogênio na atmosfera planetária reagiu com o oxigênio dos silicatos no oceano de magma para formar moléculas de H2O .

“Essas descobertas desafiam a ligação clássica entre formação rica em gelo e atmosferas ricas em água. Em vez disso, destacam o papel dominante do equilíbrio entre o oceano de magma e a atmosfera na formação da composição planetária”, conclui Werlen. Isso terá implicações de longo alcance para as teorias de formação planetária e a interpretação de atmosferas exoplanetárias na era do Telescópio James Webb.

Ethz.ch