Em sistemas à volta de anãs vermelhas, a grande pergunta é simples: conseguem estes planetas segurar uma atmosfera, ou ficam reduzidos a rocha exposta? No caso do TRAPPIST-1, novas medições apontam para uma resposta pouco animadora para dois mundos do tamanho da Terra: TRAPPIST-1b e TRAPPIST-1c parecem ter contrastes de temperatura tão extremos entre dia e noite que devem ser, em grande parte, “rocha nua”.
Esta conclusão estreita bastante o leque de locais onde os astrónomos ainda podem esperar atmosferas duradouras em torno das estrelas mais comuns da galáxia.
Heat without air
Nos dois planetas mais interiores de TRAPPIST-1, um hemisfério fica em luz constante e o outro mergulhado numa noite permanente, criando climas radicalmente diferentes no mesmo mundo.
Ao acompanhar a “assinatura” térmica dos planetas durante quase 60 horas seguidas, uma equipa da Universidade de Genebra (UNIGE) conseguiu produzir os primeiros mapas climáticos destes mundos rochosos do tamanho da Terra.
Os investigadores observaram que o calor se concentra quase todo no lado virado para a estrela. Isso deixa o hemisfério noturno com praticamente nenhum calor detetável - uma diferença de mais de 900 °F (cerca de 500 °C) entre os dois lados.
Um padrão tão desequilibrado deixa pouco espaço para algo mais do que uma atmosfera muito ténue e levanta outra questão difícil: porque é que estes mundos perderam tanto, para começar?
Clues in the darkness
A noite trouxe a pista mais forte, porque um planeta com ar deveria “vazar” parte do calor armazenado para o lado escuro.
Essas curvas térmicas de fase - variações do sinal de calor ao longo de uma órbita - mostram se os ventos conseguem redistribuir energia.
Aqui, os hemisférios noturnos mantiveram-se tão fracos que o calor mal circulou, exatamente o que se espera de uma superfície sem atmosfera quando a luz do dia desaparece.
Esse sinal direto permitiu aos astrónomos testar hipóteses sobre atmosferas sem depender de um único instantâneo de um hemisfério 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 prejudicial durante longos períodos.
Orbitar tão perto também deixa estes mundos em rotação sincronizada (tidal locking), mantendo sempre a mesma face voltada para a estrela, enquanto a outra fica na escuridão.
Sem atmosfera, o lado diurno continua a absorver energia, ao passo que o lado noturno a perde depressa, à medida que o calor infravermelho escapa.
No papel, estes mundos podem parecer moderados, mas no terreno continuam a ser implacáveis, sobretudo perto da margem interior.
A system worth watching
O sistema TRAPPIST-1, com sete planetas, fascina os astrónomos desde 2017, porque vários mundos orbitam numa região onde, em princípio, poderia existir água líquida.
Como os planetas circulam a mesma estrela fria, os investigadores conseguem compará-los quase “lado a lado” e ver como a distância muda o resultado.
“O sistema TRAPPIST-1 é incrível! Sete planetas, alguns com massas semelhantes à da Terra, orbitam a mesma estrela”, disse Emeline Bolmont, professora associada no Departamento de Astronomia da UNIGE e diretora do Centre for Life in the Universe.
Ao começar pelos dois mundos mais próximos, TRAPPIST-1b (Planeta b) e TRAPPIST-1c (Planeta 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 “limpa”: um lado diurno acima de 390 °F (cerca de 199 °C), um lado noturno quase sem brilho térmico, e sem desvio claro no pico de calor.
Observações anteriores durante eclipses já sugeriam que o planeta b reemite a luz da estrela quase toda a partir do lado diurno.
Modelos com transporte eficiente de calor falharam perante a nova curva, enquanto as explicações sem atmosfera bateram certo tanto no timing como no brilho.
Esta combinação torna muito improvável uma atmosfera substancial no planeta b, mesmo antes de os cientistas discutirem a composição da sua superfície.
Why planet c resists
O planeta c também pareceu fortemente dividido, com um lado diurno perto de 210 °F (cerca de 99 °C), mas com um sinal demasiado fraco para fechar o caso.
Uma medição de 2023 já tinha excluído uma atmosfera espessa de dióxido de carbono no planeta c.
Uma possibilidade que ainda sobra é uma atmosfera muito fina, rica em oxigénio, que transfere apenas uma quantidade modesta de calor antes de o planeta arrefecer novamente.
Até chegarem dados mais nítidos, continuam em aberto tanto uma superfície nua mais refletora como uma atmosfera ténue.
The role of exposed rock
Os modelos de superfície acrescentaram outra camada ao problema, porque o brilho de um mundo sem ar depende muito do que a rocha exposta reflete e emite.
Outra linha de modelação apontou para rocha ultramáfica - rocha escura rica em ferro e magnésio - como a superfície mais provável do planeta b.
Danos moderados por radiação também podem escurecer outros materiais e baralhar essa conclusão com uma margem grande.
Por causa dessa incerteza, o resultado diz mais sobre a ausência de ar do que sobre o tipo exato de rocha.
Targets in the search for alien life
As questões sobre vida passam agora a centrar-se nos mundos exteriores, e não nos dois planetas que orbitam mais perto da sua estrela.
Mercúrio é um bom lembrete: um mundo rochoso pode perder a sua atmosfera, enquanto vizinhos relativamente próximos conseguem manter a deles.
Ainda assim, o par interior mostra o que radiação intensa e órbitas apertadas podem fazer durante a história inicial de um sistema planetário.
Isto importa para todos os levantamentos 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 distante que fica dentro da zona habitável do sistema.
Observações futuras deverão testar se a distância, por si só, ajuda um planeta a reter gases, água e temperaturas mais amenas.
Entretanto, estes planetas interiores tornaram-se um caso de referência para interpretar outros mundos rochosos à volta de estrelas fracas e ativas.
Cada nova medição vai afinar 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
O novo retrato é duro: nos dois mundos mais próximos, o dia permanente e a noite permanente não são suavizados por uma atmosfera espessa.
Isto não acaba com a busca aqui, mas mostra aos astrónomos onde a esperança se apaga mais depressa - e onde ainda pode sobreviver.
Image Credit: European Space Agency
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