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Planeta distante pode estar a revelar a sua segunda atmosfera

Com a ajuda do Telescópio Espacial Hubble, foram descobertas evidencias de que um planeta, a orbitar uma estrela distante, poderá ter perdido a sua atmosfera, mas terá ganho uma segunda através de atividade vulcânica.

Os cientistas consideram que o planeta em causa, GJ 1132 b, começou por ser um mundo gasoso com um espesso manto de hidrogénio na atmosfera. Tendo então várias vezes o diâmetro da Terra, acredita-se que este “subneptuno” tenha perdido rapidamente a sua atmosfera primordial de hidrogénio e hélio devido à intensa radiação da jovem estrela quente que orbita. Num curto período de tempo, tal planeta teria sido reduzido a um núcleo vazio do tamanho da Terra. Mas foi então que as coisas se tornaram interessantes.

Ilustração do exoplaneta rochoso do tamanho da Terra GJ 1132 b, localizado a 41 anos-luz de distância em torno de uma estrela anã vermelha. Créditos: NASA, ESA, and R. Hurt (IPAC/Caltech).

Para surpresa dos astrónomos, o Hubble observou uma atmosfera que, de acordo com a teoria, é uma “atmosfera secundária” que está presente, agora. Com base numa combinação de observações diretas e de inferência através de modelos de computador, a equipa refere que a atmosfera consiste em hidrogénio molecular, cianeto de hidrogénio e metano, contendo ainda uma névoa de aerossóis. Os modelos sugerem que a névoa tem por base hidrocarbonetos produzidos por fotoquímica, semelhantes ao smog na Terra.

Os cientistas interpretam o atual hidrogénio atmosférico em GJ 1132 b como hidrogénio da atmosfera original, que foi absorvido pelo manto de magma derretido do planeta e está agora a ser lentamente libertado através de processos vulcânicos para formar uma nova atmosfera. Acredita-se que a atmosfera que hoje se vê está a ser constantemente reabastecida para equilibrar o hidrogénio que se escapa para o espaço.

“É muito empolgante porque acreditamos que a atmosfera que agora vemos foi regenerada, como tal, poderá ser uma atmosfera secundária,” disse Raissa Estrela, do JPL (Jet Propulsion Laboratory) da NASA e coautora do estudo. “Primeiro pesávamos que estes planetas altamente irradiados podiam ser muito enfadonhos porque acreditamos que perderam as suas atmosferas. Mas ao olharmos para as observações existentes deste planeta realizadas com o Hubble a nossa reação foi: ‘Oh, afinal existe uma atmosfera.'”

O exoplaneta rochoso GJ 1132 b, semelhante em tamanho e densidade à Terra, possui uma atmosfera nebulosa composta por gases vulcânicos. Os cientistas dizem que GJ 1132 b, a orbitar uma anã vermelha a cerca de 41 anos-luz de distância, tem algumas características comuns com os planetas do Sistema Solar, bem como grandes diferenças. A sua aparência nebulosa pode ser comparada a Titã, a maior lua de Saturno, a única lua do Sistema Solar com uma atmosfera substancial – embora Titã seja muito mais frio. A Terra pode ter tido uma aparência igualmente nebulosa no início da sua história, embora, ao contrário da Terra, o novo planeta seja demasiado quente para ser habitável. E GJ 1132 b tem provavelmente uma “atmosfera secundária”, criada pela atividade vulcânica depois da sua primeira atmosfera de hidrogénio-hélio ter sido removida pela radiação da estrela. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre.

Estas descobertas podem ter implicações em outros exoplanetas.

“Quantos planetas terrestres não começarão como tal? Alguns podem começar como subneptunos tornando-se depois terrestres através de um mecanismo de fotoevaporação da atmosfera primordial. Este processo acontece no início da vida de um planeta, quando a estrela está mais quente,” disse Mark Swain, do JPL, principal autor do estudo. “Então a estrela arrefece e o planeta fica por ali. Temos então este mecanismo que evapora a atmosfera nos primeiros 100 milhões de anos, e então as coisas ficam mais calmas. E se é possível regenerar a atmosfera, talvez seja possível mantê-la.”

Em alguns aspetos, GJ 1132 b, localizado a cerca de 41 anos-luz, tem semelhanças com a Terra, mas em outros é muito diferente. Têm densidades semelhantes, tamanhos e idades semelhantes e cerca de 4,5 mil milhões de anos. Ambos começaram com uma atmosfera dominada por hidrogénio e foram quentes arrefecendo depois. O trabalho da equipa sugere até que o GJ 1132 b e a Terra têm pressão atmosférica à superfície semelhante.

Mas os planetas têm histórias de formação profundamente diferentes. Não se acredita que a Terra seja o núcleo sobrevivente de um subneptuno. E se a Terra orbita o Sol a uma distância confortável, GJ 1132 b está tão perto da sua anã vermelha que completa uma órbita a cada dia e meio. Esta proximidade tão grande mantém GJ 1132 b em acoplamento de maré, mostrando sempre a mesma face à sua estrela – tal como a Lua, que mantém sempre o mesmo lado voltado para a Terra.

Segundo Swain, a questão que se coloca é esta: “O que mantém o manto suficientemente quente para permanecer líquido e alimentar o vulcanismo? Este sistema é especial porque tem a oportunidade de gerar aquecimento de maré.”

O aquecimento de maré é um fenómeno que ocorre por fricção, quando a energia da órbita e da rotação de um planeta é dissipada na forma de calor no interior do planeta. GJ 1132 b está numa órbita elíptica, e as forças de maré que atuam sobre ele são mais fortes quando está mais perto ou mais longe da estrela hospedeira. Há pelo menos um outro planeta no sistema da estrela hospedeira que também tem ação gravitacional neste planeta.

Vídeo sobre GJ 1132 b. Créditos: NASA’s Goddard Space Flight Center.

Como consequência, o planeta é comprimido ou alongado por essa ação gravitacional. Este aquecimento de maré mantém o manto líquido por muito tempo. Um exemplo próximo no nosso Sistema Solar é a lua de Júpiter, Io, que tem atividade vulcânica contínua devido a ação gravitacional de Júpiter e das luas vizinhas.

Tendo em conta o interior quente de GJ 1132 b, a equipa acredita que a sua crosta mais fria seja extremamente fina, talvez apenas com a espessura de centenas de metros. É demasiado frágil para suportar qualquer coisa que se pareça com montanhas vulcânicas. O seu terreno plano pode também fender-se como uma casca de ovo devido à flexão de maré. O hidrogénio bem como outros gases podem ser libertados através dessas fissuras.

O futuro telescópio espacial James Webb, da NASA, terá capacidade para observar este exoplaneta. A visão infravermelha do Webb poderá permitir aos cientistas ver a superfície do planeta. “Se houver reservatórios de magma ou vulcanismo a acontecer, essas áreas serão mais quentes,” explicou Swain. “Tal irá gerar mais emissão e potencialmente estaremos a ver a atividade geológica real – o que é bastante empolgante!”

Estas descobertas vão ser publicadas na próxima edição do The Astronomical Journal.

Fontes da notícia: NASA, Hubble.

Tradução: Teresa Direitinho

 

Distant Planet May Be On Its Second Atmosphere, NASA’s Hubble Finds

Scientists using NASA’s Hubble Space Telescope have found evidence that a planet orbiting a distant star may have lost its atmosphere but gained a second one through volcanic activity.

The planet, GJ 1132 b, is hypothesized to have begun as a gaseous world with a thick hydrogen blanket of atmosphere. Starting out at several times the diameter of Earth, this so-called “sub-Neptune” is believed to have quickly lost its primordial hydrogen and helium atmosphere due to the intense radiation of the hot, young star it orbits. In a short period of time, such a planet would be stripped down to a bare core about the size of Earth. That’s when things got interesting.

This is an artist’s impression of the Earth-sized, rocky exoplanet GJ 1132 b, located 41 light-years away around a red dwarf star. Credits: NASA, ESA, and R. Hurt (IPAC/Caltech).

[…] Read the original article at NASA.

 

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