À primeira vista, TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c parecem candidatos interessantes: são planetas rochosos do tamanho da Terra e orbitam uma estrela relativamente próxima. Mas, quando se olha para a forma como aquecem e arrefecem ao longo da órbita, a história muda - e aponta para mundos essencialmente “a nu”, sem um manto de ar a suavizar o clima.
Esta conclusão reduz de forma clara a margem de manobra para encontrar atmosferas duradouras em planetas que orbitam anãs vermelhas, o tipo de estrela mais comum na Via Láctea. Em outras palavras, ajuda a perceber onde ainda faz sentido procurar condições estáveis - e onde é provável que elas se percam depressa.
Heat without air
Nos dois planetas mais interiores de TRAPPIST-1, um hemisfério fica permanentemente iluminado e o outro vive numa noite eterna, criando dois “climas” extremos no mesmo mundo.
Ao medir a emissão de calor dos planetas durante quase 60 horas seguidas, uma equipa da Universidade de Genebra (UNIGE) produziu os primeiros mapas climáticos destes mundos rochosos do tamanho da Terra.
Os investigadores observaram que o calor se acumula quase todo no lado voltado para a estrela. Do lado noturno, há muito pouco calor detetável - uma diferença superior a 900 graus Fahrenheit entre as duas faces.
Um contraste tão marcado deixa pouca margem para algo mais do que uma atmosfera muito ténue e levanta a questão mais difícil: porque é que estes mundos perderam tanto, logo à partida?
Clues in the darkness
A noite trouxe a pista mais forte, porque um planeta com atmosfera deveria libertar parte do calor armazenado para o lado escuro.
Essas curvas de fase térmica - variações do sinal de calor ao longo de uma órbita - indicam se os ventos conseguem redistribuir energia.
Aqui, os hemisférios noturnos mantiveram-se tão fracos que quase não houve transporte de calor, exatamente o que acontece numa superfície sem ar quando a luz do dia desaparece.
Este sinal simples permitiu aos astrónomos testar hipóteses sobre atmosferas de forma direta, em vez de inferirem tudo a partir de um único instante do lado iluminado.
The planets are tidally locked
O problema começa na própria estrela, porque anãs vermelhas próximas podem bombardear os seus planetas mais chegados com radiação agressiva durante longos períodos.
Orbitar tão perto também faz com que estes mundos fiquem em rotação sincronizada (tidally locked), mantendo sempre a mesma face voltada para a estrela, enquanto a outra permanece às escuras.
Sem atmosfera, o lado de dia continua a absorver energia, enquanto o lado de noite perde calor rapidamente, à medida que a radiação infravermelha escapa para o espaço.
Estes mundos podem parecer “moderados” nas contas, mas ser implacáveis à superfície, sobretudo perto do limite interior.
A system worth watching
O sistema de sete planetas TRAPPIST-1 fascina os astrónomos desde 2017, porque vários mundos orbitam numa zona onde, em princípio, poderia existir água líquida.
Como todos os planetas circulam a mesma estrela fria, os investigadores conseguem compará-los quase lado a lado e ver como a distância altera o desfecho.
“The TRAPPIST-1 system is incredible! Seven planets, some with masses similar to Earth’s, orbit the same star,” said Emeline Bolmont, associate professor in the Department of Astronomy at UNIGE and director of the Centre for Life in the Universe.
Ao começarem pelos dois mundos mais próximos, TRAPPIST-1b (Planet b) e TRAPPIST-1c (Planet c), a equipa escolheu os locais onde a exposição à estrela deveria ser mais intensa.
What planet b shows
O planeta b deu a resposta mais clara: um lado diurno acima de 390 graus Fahrenheit, um lado noturno quase sem brilho e sem um desvio evidente.
Observações anteriores de eclipses já tinham sugerido que o planeta b reemite a luz da estrela quase toda a partir do seu lado diurno.
Modelos que distribuíam o calor de forma eficiente não bateram certo com a nova curva, enquanto explicações sem atmosfera encaixaram tanto no momento como no brilho observado.
Este conjunto torna muito improvável uma atmosfera substancial no planeta b, mesmo antes de se discutir em detalhe a composição da sua superfície.
Why planet c resists
O planeta c também pareceu fortemente dividido, com o lado diurno perto de 210 graus Fahrenheit, mas com um sinal demasiado fraco para fechar a questão.
Uma medição de 2023 já tinha excluído uma atmosfera espessa de dióxido de carbono no planeta c.
Uma hipótese que ainda resta é uma atmosfera muito fina, rica em oxigénio, capaz de transportar apenas uma quantidade modesta de calor antes de o planeta voltar a arrefecer.
Até chegarem dados mais nítidos, continuam em aberto tanto uma superfície nua mais refletora como a presença de uma atmosfera ténue.
The role of exposed rock
Os modelos de superfície acrescentaram outra camada ao problema, porque o brilho de um mundo sem atmosfera depende muito do que a rocha exposta reflete e emite.
Outra linha de modelação apontou para rocha ultramáfica - escura e rica em ferro e magnésio - como a superfície mais provável do planeta b.
Danos moderados por radiação também podem escurecer outros materiais e alargar bastante a incerteza dessa conclusão.
Por isso, o resultado diz mais sobre a falta de ar do que sobre o tipo exato de rocha.
Targets in the search for alien life
As perguntas sobre vida passam agora a centrar-se nos mundos mais exteriores, e não nos dois planetas que orbitam mais perto da sua estrela.
Mercúrio é um lembrete útil: um planeta rochoso pode perder a atmosfera, enquanto vizinhos relativamente próximos conseguem conservar a sua.
Ainda assim, o par interior mostra o que radiação intensa e órbitas apertadas podem fazer durante a fase inicial de um sistema planetário.
Isto é relevante para qualquer levantamento de anãs vermelhas, já que estas estrelas são abundantes e os seus planetas são alvos frequentes na procura de vida.
Webb keeps watching
O Telescópio Espacial James Webb já está a virar-se para o planeta e, um mundo mais afastado que se encontra dentro da zona habitável do sistema.
Observações futuras deverão testar se a distância, por si só, ajuda um planeta a reter gás, água e temperaturas mais amenas.
Entretanto, estes planetas interiores tornaram-se um caso de referência para interpretar outros mundos rochosos em torno de estrelas fracas e ativas.
Cada nova medição vai tornar mais nítida a linha entre planetas que apenas se parecem com a Terra em tamanho e aqueles que conseguem manter condições semelhantes às da Terra.
What changes now
A nova imagem é dura: nos dois mundos mais próximos, o dia eterno e a noite eterna não são suavizados por uma atmosfera espessa.
Isto não termina a procura neste sistema, mas indica aos astrónomos onde a esperança se esgota mais depressa - e onde ainda pode resistir.
Image Credit: European Space Agency
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