Este exoplaneta próximo pode ter perdido sua atmosfera e depois ter criado uma nova

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Impressão artística do GJ 1132 b. Créditos: NASA / ESA / R. Hurt / IPAC / Caltech.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Cinco anos após sua descoberta, um dos exoplanetas mais empolgantes da Via Láctea ficou ainda mais intrigante. GJ 1132 b, outrora escolhido como um dos planetas mais importantes fora do Sistema Solar, parece ter perdido sua atmosfera – e, desde então, desenvolveu uma nova.

Esta pode ser a primeira vez que identificamos um exoplaneta que reformou significativamente sua atmosfera com atividade vulcânica.

Isso não apenas permitiu aos cientistas estudar a composição magmática de um exoplaneta estudando sua atmosfera, mas também levantou a possibilidade de que muitos mais exoplanetas desse tipo possam estar abrigando atmosferas que poderíamos ser capazes de sondar. Um estudo que descreve os resultados foi aceito no The Astronomical Journal, com uma pré-publicação disponível no arXiv.

“É muito emocionante porque acreditamos que a atmosfera que vemos agora foi regenerada, então poderia ser uma atmosfera secundária”, disse a astrônoma brasileira Raissa Estrela, do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia.

“Primeiro pensamos que esses planetas altamente irradiados poderiam ser muito chatos porque acreditávamos que eles perderam suas atmosferas. Mas olhamos as observações existentes deste planeta com o Hubble e dissemos: ‘Nossa, há uma atmosfera lá.'”

GJ 1132 b representou um quebra-cabeça para os cientistas. Sua descoberta foi anunciada em 2015 com grande alarde. É um mundo rochoso, 1,66 vezes a massa da Terra e 1,16 vezes o tamanho da Terra – e está a apenas 41 anos-luz de distância. Os astrônomos pensaram que estudá-lo poderia nos ajudar a entender melhor os planetas telúricos em nosso próprio Sistema Solar (como Terra, Vênus e Marte).

No entanto, existem algumas diferenças importantes. GJ 1132 b está em uma órbita de 1,6 dia ao redor de sua estrela hospedeira, GJ 1132. Embora GJ 1132, uma pequena anã vermelha, seja muito mais fria e escura que o Sol, sua temperatura ainda seria terrivelmente quente – em torno de 530 Kelvin (257°C). Também atacaria o GJ 1132 b com 19 vezes a radiação estelar incidente que a Terra recebe do Sol.

Além disso, acredita-se que o GJ 1132 b tenha começado como um tipo muito diferente de exoplaneta do que a Terra, Marte e Vênus. Os astrônomos acreditam que o exoplaneta começou como um mininetuno – menor que Netuno, mas maior que a Terra – e o que resta é o núcleo rochoso depois que sua atmosfera original de hidrogênio foi evaporada por radiação estelar durante o período de vida de 5 bilhões de anos do exoplaneta, se dissolvendo em apenas algumas centenas de milhões de anos.

Os astrônomos então usaram o telescópio MPG/OES no Chile para observar o exoplaneta enquanto ele passava entre nós e sua estrela. Esses trânsitos causam pequenas quedas na luz das estrelas – mas, se um exoplaneta tiver uma atmosfera, alguns comprimentos de onda da luz podem ser absorvidos ou emitidos pelos átomos na atmosfera, revelando a presença de vários elementos.

De acordo com os dados do MPG/OES, GJ 1132 b realmente tinha uma atmosfera – e parecia rica em hidrogênio, o que era consistente com o cenário de mininetuno.

Agora, um olhar mais atento ao exoplaneta com o Telescópio Espacial Hubble virou essa noção de cabeça para baixo.

Não é uma simples atmosfera de hidrogênio que o GJ 1132 b abriga, revelaram os dados do Hubble. Em vez disso, é uma mistura complexa de hidrogênio, cianeto de hidrogênio, metano e amônia, com uma espessa névoa de hidrocarbonetos semelhante à poluição atmosférica da Terra.

De acordo com os dados da equipe, a pressão atmosférica na superfície é semelhante à pressão atmosférica da Terra. Como essa atmosfera ainda está vazando para o espaço, isso parece bastante surpreendente.

Para descobrir o que está acontecendo, a equipe se voltou para a modelagem por computador. Parece que a explicação mais provável é que a atmosfera original de hidrogênio do GJ 1132 b foi absorvida pelo oceano de magma derretido que cobriu o exoplaneta quando ele ainda era muito jovem.

Embora a superfície do exoplaneta já tenha esfriado, o interior ainda está quente e ativo, pois as interações gravitacionais com a estrela o mantêm quente e pastoso. A atividade vulcânica está liberando esse hidrogênio, entre outros elementos, para formar uma nova atmosfera. Conforme a atmosfera vaza, ela é reabastecida pelo hidrogênio ainda armazenado no manto do GJ 1132 b.

Essa descoberta pode explicar por que existem tantos mininetunos por aí. Também pode significar que começar a vida como um mininetuno é um caminho para a criação de mundos como Terra, Vênus e Marte – rochoso, vulcanicamente ativo (pelo menos uma vez) e abrigando uma atmosfera.

“Quantos planetas rochosos não começaram como rochosos? Alguns podem começar como um sub-Netuno e se tornarem rochosos por meio de um mecanismo que fotoevapora a atmosfera primordial. Esse processo funciona no início da vida de um planeta, quando a estrela está mais quente”, disse o astrônomo Mark Swain do JPL, o autor principal da pesquisa.

“Então a estrela esfria e o planeta fica parado ali. Você tem esse mecanismo pelo qual a atmosfera pode cozinhar nos primeiros 100 milhões de anos e então as coisas se acalmam. E se você pode regenerar a atmosfera, talvez você pode ficar com ela”.

Isso também é extremamente interessante por si só. A composição atmosférica do GJ 1132 b, mesmo com as observações limitadas que pudemos obter, revela os processos geológicos no interior de um exoplaneta a 41 anos-luz de distância. Isso é incrível – mas também sugere que podemos aprender ainda mais quando instrumentos de última geração, como o Telescópio Espacial James Webb, começarem a funcionar.

“Esta segunda atmosfera vem da superfície e do interior do planeta e, portanto, é uma janela para a geologia de outro mundo”, disse o astrônomo Paul Rimmer, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.

“Muito mais trabalho precisa ser feito para examiná-lo adequadamente, mas a descoberta desta janela é de grande importância”.

A pesquisa será publicada no The Astronomical Journal e está disponível no arXiv.