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Planeta extrasolar próximo a Terra poderia abrigar atmosfera semelhante a nossa, com metano e água

Avanço nos estudos de atmosferas alienígenas anunciam nova era na pesquisa de exoplanetas

Dana Berry / Skyworks Digital / CfA
Planeta GJ 1132 b cirncunda sua estrela
Para os astrônomos que buscam por “gêmeos” da Terra ao redor de outras estrelas, o exoplaneta GJ 1132 b provavelmente não é um “gêmeo idêntico” — mas pode ser o primo mais próximo já encontrado. Ele possui pouco mais de uma massa terrestre, mas circunda sua estrela em uma órbita quente que o torna mais parecido com Vênus do que com nosso mundo. Além disso, seu diâmetro é aproximadamente 50% maior do que o da Terra, o que sugere que pode ser  dotado de uma atmosfera grossa. Agora, depois da observação mais cuidadosa já feita ao GJ 1132 b, uma colaboração europeia confirmou a existência de sua atmosfera, e encontrou indícios de que o planeta pode conter água e metano. Os resultados estão sendo analisados para publicação na revista científica The Astrophysical Journal.

À medida que a mera descoberta de exoplanetas tornou-se rotineira, esforços para aprender mais sobre eles — sobre sua composição, clima, histórias — estão tomando o primeiro plano, com estudos de suas atmosfera ocupando o centro do palco. Ainda que astrônomos tenham detectado a primeira atmosfera de um exoplaneta há mais de 15 anos, eles conseguiram observar apenas algumas desde então, a maior parte delas pertencentes a mundos bastante quentes e tão grandes quanto Júpiter — ou até maiores. Com o primeiro vislumbre da atmosfera alienígena do GJ 1132 b, os astrônomos estão entrando em uma nova fronteira, enquanto começam a examinar as atmosferas de mundos menores, mais parecidos com a Terra.

“Nós mostramos que um planeta com massa similar a da Terra é capaz de sustentar uma atmosfera grossa,” afirma John Southworth, professor de astrofísica da Universidade de Keele, na Inglaterra, e autor principal do estudo da descoberta. “Esse é um passo na direção de investigar se um planeta pode conter vida.”

Encontrar as atmosferas tênues ao redor de outros mundos leva a tecnologia atual ao seu limite.  Por sorte, o GJ 1132 b possui a vantagem de ser relativamente fácil de se estudar, porque está a apenas 39 anos-luz de distância — apenas um salto através da nossa vizinhança cósmica. Ele também orbita uma anã-M, o menor e mais frio tipo de estrela, que permite  que astrônomos sondem a atmosfera do planeta de maneira mais rápida.

“Detectar a atmosfera de planetas semelhantes à Terra ao redor de anãs-M é um passo essencial na busca por exoplanetas habitáveis,” afirma o astrônomo Julien de Wit, pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, na sigla em inglês), que não possui filiação com o estudo. “A preocupação, no entanto, é que eles talvez não sejam sempre capazes de sustentar uma atmosfera por causa do histórico potencial de forte atividade em suas estrelas. Encontrar um com uma atmosfera nos forneceria esperança.”

A equipe estudou a atmosfera do GJ 1132 b usando uma variação do método de detecção planetária por trânsito, no qual o planeta percorre a face de sua estrela vista da Terra. À medida que o planeta cruza sua estrela, ele bloqueia uma porção pequena da luz total da estrela, projetando uma sombra planetária na direção do nosso sistema solar. A atmosfera de um planeta absorverá uma pequena fração da luz estelar ao redor das beiradas da sombra, filtrando certos comprimentos de onda em concordância com sua composição. Reunir luz o suficiente para diferenciar esse efeito minúsculo geralmente requer a observação de múltiplos trânsitos utilizando alguns dos telescópios mais poderosos do mundo.

Usando o telescópio MPG/ESO de 2,2 metros do Observatório Europeu do Sul, no Chile, a equipe monitorou nove trânsitos do GJ 1132 b através de uma ampla variedade de comprimentos de onda, do óptico ao infravermelho próximo. Assim, os cientistas puderam organizar um espectro simples, que mostra a quantidade de luz em cada comprimento de onda. Os resultados mostraram absorção extra em certos comprimentos — indicando a possibilidade de presença de água e/ou metano na atmosfera do GJ 1132 b em proporções próximas as encontradas no ar terrestre.

Como os astrônomos possuem boa medidas para o tamanho e massa do GJ 1132 b, eles podem estimar a densidade do planeta — e, assim, sua possível composição. Dado que a atmosfera pode conter vapor d’água, um dos modelos sugere que o planeta pode ser um oásis espacial fumegante com um envelope substancial de água envolvido ao redor de um núcleo rochoso. Outros modelos com composições mais rochosas também são possíveis, no entanto, e as medidas de massa não são detalhadas o suficiente para confirmar totalmente a composição do interior. “Nossa próprias observações mostraram que ele possui uma atmosfera, mas nós ainda não pudemos definir direito do que essa atmosfera é feita,”  afirma Southworth. “O próximo passo é fazer observações com telescópios maiores, cobrindo um comprimento de onda mais amplo e com melhor resolução.”  

Dadas as limitações dos instrumentos atuais,  caberá à próxima geração de telescópios, como o Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês), fornecer mais informações sobre a natureza das atmosferas de exoplanetas semelhantes à Terra. “O Telescópio Espacial James Webb poderá medir os espectros dos exoplanetas detalhadamente, e talvez o GJ 1132 b seja um dos mais interessantes a ser extensamente observado” com o JWST, afirma Renyu Hu, cientista planetário no Jet Propulsion Laboratory. “Continuaremos a ver astrônomos desafiando os limites pela busca de melhores espectros de exoplanetas menores e mais temperados.”

Ostentando um espelho seis vezes maior do que o do Telescópio Espacial Hubble, o JWST poderá buscar por sinais de dióxido de carbono e oxigênio, além de vapor d’água e metano nas atmosferas de exoplanetas de maneira eficiente. Ávidos caçadores de planetas, no entanto, não deveriam prender sua respiração para essas capacidades inovadoras— o JWST não será lançado até 2018, e o telescópio possui uma lista cheia de outros objetivos científicos que limitará qualquer observação de exoplanetas que consuma muito tempo.

“Esse é um ótimo começo, mas nós precisamos de uma maior resolução espectral e mais dados de relação sinal-ruído,” afirma Sara Seager, professora de astrofísica do MIT, sobre os resultados. “Nós precisamos esperar o Telescópio Espacial James Webb para realmente progredirmos um pouco em relação às atmosferas de pequenos planetas.”  


Marah Johnson-Groh
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