O telescópio espacial James Webb detectou indícios que sugerem que TRAPPIST-1 e, um planeta rochoso localizado na zona habitável de sua estrela, poderia possuir uma atmosfera. Esta descoberta abre perspectivas excitantes na busca por mundos potencialmente habitáveis além do nosso Sistema Solar.
O planeta TRAPPIST-1 e orbita em torno de uma estrela anã vermelha, muito menor e mais fria que o nosso Sol. Estas estrelas particulares, cuja temperatura ronda os 2500 graus Celsius contra 5600 para a nossa estrela, oferecem condições particulares para a pesquisa de exoplanetas. A sua zona habitável, essa região onde a água poderia existir em estado líquido, encontra-se muito mais próxima da estrela do que no nosso próprio sistema. Um ano nestes mundos dura apenas alguns dias, o que facilita consideravelmente a sua observação pelos astrónomos.
Representação artística do sistema TRAPPIST-1, o sistema estelar mais estudado além do nosso.
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI) O método de deteção utilizado, chamado método dos trânsitos, consiste em medir a ligeira diminuição de luminosidade de uma estrela quando um planeta passa à sua frente. Esta técnica permite não apenas detetar os planetas, mas também analisar a sua atmosfera potencial. Durante esta passagem, a luz estelar atravessa as camadas atmosféricas, e certos gases absorvem comprimentos de onda específicos, criando uma assinatura química identificável. As anãs vermelhas, devido ao seu pequeno tamanho, amplificam este fenómeno, tornando a deteção atmosférica mais acessível.
A análise dos dados representou um trabalho técnico considerável. A equipa científica teve de enfrentar o que se chama de contaminação estelar, causada por regiões ativas semelhantes a manchas solares na superfície de TRAPPIST-1. Este ruído parasita necessitou de mais de um ano de processamento minucioso para distinguir o sinal proveniente verdadeiramente do planeta. As observações atuais deixam entrever que TRAPPIST-1 e poderia possuir uma atmosfera rica em moléculas pesadas.
A confirmação definitiva deverá ocorrer até 2025 graças a novas observações programadas. Os astrónomos utilizam uma estratégia engenhosa ao observar sucessivamente os trânsitos de TRAPPIST-1 b, um planeta sem atmosfera confirmada, e os de TRAPPIST-1 e. Este método comparativo permitirá caracterizar melhor as variações estelares e isolar com precisão a assinatura atmosférica do planeta alvo. Estas pesquisas poderiam revolucionar a nossa compreensão dos planetas rochosos na nossa galáxia.
Se a presença de uma atmosfera for confirmada, as próximas etapas consistirão em determinar a sua composição exata, em particular a presença de gases de efeito estufa como o dióxido de carbono ou o metano. Estes elementos são essenciais para manter temperaturas compatíveis com a água líquida na superfície. A comunidade científica aguarda com expectativa estes resultados que poderiam marcar uma etapa histórica na pesquisa de condições favoráveis à vida noutros locais do Universo.
A zona habitável e as suas condições
A zona habitável, frequentemente apelidada de 'zona Goldilocks', representa a região em torno de uma estrela onde as temperaturas permitem teoricamente que a água se mantenha em estado líquido na superfície de um planeta. Esta zona varia consideravelmente consoante o tipo de estrela: em torno das anãs vermelhas como TRAPPIST-1, situa-se muito mais perto do que no caso de estrelas semelhantes ao Sol.
A distância exata depende da luminosidade e da temperatura da estrela. Para as anãs vermelhas, mais frias e menos luminosas, a zona habitável começa a apenas alguns milhões de quilómetros, ao contrário dos 150 milhões de quilómetros que nos separam do Sol. Esta proximidade tem consequências importantes nas condições de vida potenciais.
Os planetas situados nesta zona em torno das anãs vermelhas estão frequentemente em rotação síncrona, apresentando sempre a mesma face à sua estrela. Isto cria contrastes térmicos extremos entre o hemisfério diurno e noturno. Uma atmosfera suficientemente densa poderia, no entanto, redistribuir o calor e atenuar estas diferenças.
A presença de água líquida não depende apenas da distância à estrela, mas também de muitos outros fatores como a pressão atmosférica, a composição do ar e a atividade estelar. As anãs vermelhas são conhecidas pelas suas erupções violentas que poderiam erodir as atmosferas planetárias, tornando a persistência de um envelope gasoso particularmente significativa.
A análise espectral das atmosferas
A análise espectral representa o método mais poderoso para estudar as atmosferas dos exoplanetas. Quando um planeta transita à frente da sua estrela, a luz atravessa a sua atmosfera potencial, e as moléculas gasosas absorvem certos comprimentos de onda específicos. Esta 'assinatura' química permite aos cientistas determinar a composição atmosférica.
Cada tipo de molécula absorve a luz de maneira característica. Por exemplo, o dióxido de carbono absorve fortemente no infravermelho, enquanto o oxigénio e o ozono têm assinaturas distintas no ultravioleta. O telescópio James Webb, especializado no infravermelho, é particularmente adequado para detetar moléculas como o metano, o dióxido de carbono e o vapor de água.
A precisão das medições depende de vários fatores: o tamanho da estrela, a distância do sistema e a estabilidade do instrumento. Para as estrelas pequenas como as anãs vermelhas, a relação entre o tamanho do planeta e o da estrela é mais favorável, amplificando o sinal atmosférico. É por isso que TRAPPIST-1 representa um alvo ideal para este tipo de estudos.
A interpretação dos espetros necessita de modelos que tenham em conta a temperatura, a pressão e a composição química. Os cientistas comparam os dados observados com simulações computacionais para determinar quais as misturas gasosas que melhor correspondem às medições. Esta abordagem permite distinguir entre diferentes hipóteses, como a presença de uma atmosfera primária ou secundária.
Fonte: The Astrophysical Journal Letters