Exoplaneta Trappist-1 possivelmente habitável capturado destruindo sua própria atmosfera

Astronomia

Ilustração do exoplaneta (Trappist-1e) mostra o exoplaneta potencialmente habitável sendo despojado de sua atmosfera pela forte radiação de sua estrela anã vermelha enquanto seus irmãos planetários observam (Crédito da imagem: Robert Lea)

“Imagino que todos os planetas Trappist-1 terão dificuldade em manter qualquer atmosfera.”

Os cientistas descobriram que um planeta potencialmente habitável está a ter a sua atmosfera destruída, um processo que pode eventualmente tornar o mundo, Trappist-1e, inóspito à vida. A destruição parece ser causada por correntes elétricas criadas à medida que o planeta gira em torno da sua estrela anã vermelha.

É uma descoberta significativa porque o sistema Trappist-1, no qual este exoplaneta orbita uma pequena estrela anã vermelha, tem sido um dos principais alvos na busca por vida alienígena. Dos sete mundos rochosos semelhantes à Terra no sistema, pelo menos três estão localizados na zona habitável, uma região em torno de uma estrela que não é nem demasiado quente nem demasiado fria para permitir que um planeta suporte água líquida.

No entanto, um planeta sem atmosfera não consegue reter água líquida, mesmo que esteja na zona habitável, também conhecida como “zona Cachinhos Dourados”. Isto mostra que, embora Trappist-1e possa estar na zona habitável da estrela anã vermelha Trappist-1, localizada a 40 anos-luz da Terra, a sua habitabilidade pode infelizmente ser passageira.

O mesmo fenômeno que afeta a atmosfera de Trappist-1e pode também estar afetando as atmosferas dos outros planetas nesta zona habitável, o que é uma má notícia para a possibilidade de encontrar vida neste sistema.

Maneiras de destruir a atmosfera de um exoplaneta

Ilustração do sistema Trappist-1

Trappist-1e tem aproximadamente o tamanho da Terra, mas tem cerca de 0,7 vezes a massa do nosso planeta. É o quarto planeta a partir da sua estrela, orbitando a apenas 0,028 vezes a distância entre a Terra e o Sol, completando uma órbita em apenas 6,1 dias terrestres, ou seja, muito rápido.

Apesar desta proximidade, em razão da estrela anã vermelha Trappist-1 ser muito menor e mais fria que o nosso Sol (uma estrela de anã amarela de tamanho médio), a sua zona habitável está muito mais próxima da estrela em comparação com a zona habitável de nosso sistema solar.

]ilustração mostrando a diferença de tamanho entre o Trappist-1 e o sol. (Crédito da imagem: Robert Lea/NASA)

Um ponto a considerar é que anãs vermelhas tendem a ser instáveis e emitem muita radiação, no entanto, curiosamente não é a radiação desta anã vermelha que parece estar destruindo a atmosfera da TRAPPIST-1e, mas sim um vento de partículas carregadas soprado pela estrela chamado “vento estelar”.

“Observamos como o clima espacial muda ao longo da órbita do planeta, com o TRAPPIST-1e fazendo transições muito rápidas entre condições e pressões de vento estelar muito diferentes, levando a uma espécie de compressão e relaxamento pulsante do campo magnético planetário”, disse Cecilia Garraffo, equipe, membro e astrofísico da Harvard & Smithsonian, “Isso gera fortes correntes elétricas na alta atmosfera – a ionosfera – que aquecem a atmosfera como um forno elétrico”.

Cecilia Garraffo explicou que a Terra também sofre variações no vento solar, o que provoca um aquecimento semelhante na nossa atmosfera. A diferença é que o aquecimento sentido por TRAPPIST-1e de até impressionantes 100.000 vezes mais forte do que o que a Terra experimenta com os ventos solares do Sol. Isso ocorre porque o Trappist-1e se move rapidamente em torno de sua estrela, e o movimento impulsiona poderosas correntes ionosféricas que se dissipam e criam aquecimento extremo, que a equipe chama de “aquecimento Joule acionado por voltagem”.

Embora a equipe tivesse previsto esse efeito em 2017, os pesquisadores ficaram surpresos com a extenção do seu poder, descobrindo-o agora.

“Pode ser tão forte que o calor essencialmente evapora a alta atmosfera de TRAPPIST-1e”, disse Garraffo. “Ao longo de milhões de anos, o planeta poderá perder totalmente a sua atmosfera devido a este fenômeno.”

A investigação da equipa mostra que existem mais do que algumas maneiras de um planeta perder a sua atmosfera.

O membro da equipe e pesquisador do Lowell Center for Space Science & Technology, Ofer Cohen, disse que, normalmente, acredita-se que a perda de atmosferas de exoplanetas seja impulsionada por algum processo externo. Isto inclui a forte radiação da estrela, que pode fazer com que a atmosfera aqueça e escape, ou partículas carregadas no vento estelar que atingem os planetas, causando um forte efeito de remoção.

“Neste caso, o aquecimento da atmosfera, e a sua perda como resultado, são impulsionados apenas pelo rápido movimento planetário. Assim, o planeta condena-se a perder a sua atmosfera simplesmente por se movimentar”, disse Cohen. “É como quando temos preguiça de limpar a neve do teto do nosso carro e simplesmente começamos a dirigir, esperando que o ar que circula ao redor do carro faça o trabalho para nós e remova a neve – pelo menos é isso que fazemos na área de Boston.

“É intrigando que os planetas possam fazer isso com sua atmosfera.”

E os outros planetas Trappist-1?

Na Terra, a nossa magnetosfera protege a nossa atmosfera, desviando partículas carregadas para baixo das linhas do campo magnético e para trás do nosso planeta. Marte, sem um campo magnético forte, teve a sua atmosfera devastada por ventos solares e forte radiação solar. Na verdade, o Planeta Vermelho provavelmente perdeu a sua água para o espaço como resultado.

Acredita-se também que Trappist-1e tenha uma magnetosfera, mas estas descobertas mostram que pode não ser suficiente para evitar a destruição atmosférica.

“Normalmente, o campo magnético de um planeta atua como uma bolha protetora, mas em torno de TRAPPIST-1e, esta bolha está comprometida. O campo magnético do planeta conecta-se com o da estrela, criando caminhos que permitem que as partículas da estrela atinjam o planeta diretamente”, disse Garraffo. “Isto não só elimina a atmosfera, mas também a aquece significativamente, deixando o TRAPPIST-1e e os seus vizinhos vulneráveis à perda total das suas atmosferas.”

Todo o sistema Trappist-1 caberia na órbita do planeta mais interno do sistema solar, Mercúrio. (Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech)

Trappist-1e é o quarto planeta da estrela anã vermelha no coração deste fascinante sistema planetário de mundos rochosos. Os astrónomos descobriram anteriormente que Trappist-1b, o exoplaneta mais próximo da estrela, parece já ter perdido a sua atmosfera.

A equipe acredita que o aquecimento Joule acionado por voltagem também pode estar impactando o Trappist-1f e o Trappist-1g, despojando-os também de suas atmosferas, embora em menor grau do que eles imaginam acontecer com o Trappist-1e. Isto porque, a 0,038 e 0,04683 vezes a distância entre a Terra e o Sol da sua estrela, respetivamente, estes planetas movem-se mais lentamente através dos ventos estelares da anã vermelha do que Trappist-1e.

“Os planetas mais próximos de Trappist-1 terão um destino ainda mais extremo, e os mais distantes um pouco mais suaves”, disse Garraffo. “Imagino que todos os planetas de Trappist-1 terão dificuldade em manter qualquer atmosfera.”

As descobertas da equipa podem ter implicações fora do sistema Trappist-1, bem como na procura de exoplanetas habitáveis e de vida fora do sistema solar. Eles sugerem que os exoplanetas próximos das suas estrelas provavelmente perderam as suas atmosferas, mesmo que estejam bem dentro da zona habitável dessa estrela.

Os resultados poderão ainda ajudar a sugerir quais estrelas poderiam hospedar planetas com moléculas que indicam a presença de vida: Biomarcadores.

“A nossa investigação sugere que essas estrelas hospedeiras anãs vermelhas de baixa massa não são provavelmente as mais promissoras para abrigar planetas com atmosferas,” concluiu Garraffo. “Identificar quais estrelas hospedeiras podem levar a planetas habitáveis e observar esses trânsitos atmosféricos com o Telescópio Espacial James Webb e observatórios futuros, mas também construir a tecnologia para interpretar esses resultados em termos de biomarcadores.”

Estrelas anãs vermelhas compõem a grande maioria das estrelas na Via Láctea, representando cerca de 70% a 80% de todas as estrelas em nossa galáxia.

A pesquisa da equipe foi publicada em 16 de fevereiro no Astrophysical Journal.


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