Os cientistas estão a observar o exoplaneta TRAPPIST-1 e com o Telescópio Espacial James Webb da NASA. A análise minuciosa dos resultados obtidos até agora apresenta vários potenciais cenários para a atmosfera e para a superfície do planeta, à medida que as missões científicas da NASA estabelecem as bases fundamentais para responder à pergunta: "estamos sós no Universo?"

"Os instrumentos infravermelhos do Webb estão a dar-nos mais detalhes do que alguma vez tivemos acesso, e as quatro observações iniciais que conseguimos fazer do planeta e estão a mostrar-nos com o que teremos de trabalhar quando o resto da informação chegar", disse Néstor Espinoza do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, Maryland, EUA, investigador principal da equipa de investigação. Dois artigos científicos que detalham os resultados iniciais da equipa foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Dos sete mundos do tamanho da Terra que orbitam a estrela anã vermelha TRAPPIST-1, o planeta e é de particular interesse porque orbita a estrela a uma distância em que a existência de água à superfície é teoricamente possível - nem demasiado quente, nem demasiado frio - mas apenas se o planeta tiver uma atmosfera. É aí que o Webb entra em ação. Os investigadores apontaram o poderoso instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do telescópio para o sistema enquanto o planeta e transitava, ou passava em frente, da sua estrela. A luz estelar que atravessa a atmosfera do planeta, caso exista, será parcialmente absorvida e as correspondentes quedas no espetro de luz que chega ao Webb dirão aos astrónomos quais os elementos químicos que aí se encontram. Com cada trânsito adicional, à medida que mais dados são recolhidos, os conteúdos atmosféricos tornam-se mais claros.

Atmosfera primária improvável

Embora permaneçam em aberto múltiplas possibilidades para o planeta e, dado que até agora só foram analisados quatro trânsitos, os investigadores estão confiantes de que o planeta já não tem a sua atmosfera primária, ou original. TRAPPIST-1 é uma estrela muito ativa, com erupções frequentes, por isso não é surpreendente para os investigadores que qualquer atmosfera de hidrogénio-hélio com a qual o planeta se possa ter formado tenha sido eliminada pela radiação estelar. No entanto, muitos planetas, incluindo a Terra, criam uma atmosfera secundária, mais pesada, depois de perderem a sua atmosfera primária. É possível que o planeta e nunca tenha sido capaz de o fazer e não tenha uma atmosfera secundária. No entanto, os investigadores dizem que há uma hipótese igual de existir uma atmosfera, e a equipa desenvolveu novas abordagens para trabalhar com os dados do Webb para determinar as potenciais atmosferas e ambientes de superfície do planeta e.

Este gráfico compara dados recolhidos pelo espetrógrafo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb com modelos informáticos do exoplaneta TRAPPIST-1 e com (azul) e sem (laranja) atmosfera. As faixas coloridas estreitas mostram as localizações mais prováveis dos pontos de dados para cada modelo. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)

Um mundo de (menos) possibilidades

Os investigadores dizem que é improvável que a atmosfera de TRAPPIST-1 e seja dominada por dióxido de carbono, à semelhança da espessa atmosfera de Vénus e da fina atmosfera de Marte. No entanto, os investigadores também têm o cuidado de notar que não existem paralelos diretos com o nosso Sistema Solar.

"TRAPPIST-1 é uma estrela muito diferente do nosso Sol e, por isso, o sistema planetário à sua volta é também muito diferente, o que desafia as nossas hipóteses teóricas e observacionais", disse Nikole Lewis, membro da equipa e professora associada de astronomia na Universidade de Cornell.

Se houver água líquida no exoplaneta TRAPPIST-1 e, os investigadores dizem que será acompanhada por um efeito de estufa, em que vários gases, particularmente o dióxido de carbono, mantêm a atmosfera estável e o planeta quente.

"Um pouco de efeito de estufa é muito importante", disse Lewis, e as medições não excluem a possibilidade de haver dióxido de carbono suficiente para sustentar alguma água à superfície. De acordo com a análise da equipa, a água poderia assumir a forma de um oceano global ou cobrir uma área mais pequena do planeta, onde a estrela está em perpétuo meio-dia, água esta rodeada de gelo. Isto seria possível porque, devido ao tamanho dos planetas TRAPPIST-1 e às suas órbitas próximas da estrela, pensa-se que todos eles sofram acoplamento de maré, com um lado sempre virado para a estrela e o outro sempre na escuridão.

Novo método inovador

Espinoza e a coinvestigadora principal Natalie Allen, da Universidade Johns Hopkins, lideram uma equipa que está atualmente a fazer 15 observações adicionais do planeta e, com um toque inovador. Os cientistas estão a programar as observações de modo a que o Webb apanhe ambos os planetas b e e a transitar pela estrela, um a seguir ao outro. Depois de observações anteriores do planeta b, o planeta que orbita mais perto de TRAPPIST-1, os cientistas estão bastante confiantes de que se trata de uma rocha sem atmosfera. Isto significa que os sinais detetados durante o trânsito do planeta b podem ser atribuídos apenas à estrela, e como o planeta e transita quase ao mesmo tempo, haverá menos complicações devido à variabilidade da estrela. Os cientistas planeiam comparar os dados de ambos os planetas, e quaisquer indicações de elementos químicos que apareçam apenas no espetro do planeta e podem ser atribuídas à sua atmosfera.

"Ainda estamos na fase inicial de aprender o tipo de ciência espantosa que podemos fazer com o Webb. É incrível medir os detalhes da luz estelar em torno de planetas do tamanho da Terra, a 40 anos-luz de distância, e saber como é que eles podem ser, se a vida é possível lá", disse Ana Glidden, investigadora de pós-doutoramento no Instituto Kavli de Astrofísica e Investigação Espacial do MIT (Massachusetts Institute of Technology), que liderou a investigação sobre as possíveis atmosferas do planeta e. "Estamos numa nova era de exploração, da qual é muito excitante fazer parte", disse.

Os quatro trânsitos de TRAPPIST-1 e analisados nos novos artigos científicos foram recolhidos pela colaboração DREAMS (Deep Reconnaissance of Exoplanet Atmospheres using Multi-instrument Spectroscopy) da equipa de cientistas do telescópio Webb.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Cornell (comunicado de imprensa)
// Universidade de St. Andrews (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico #2 (The Astrophysical Journal Letters)

Quer saber mais?

Sistema TRAPPIST-1:
ipac/Caltech/NASA
Wikipedia
Open Exoplanet Catalogue
TRAPPIST-1 b (NASA)
TRAPPIST-1 b (Wikipedia)
TRAPPIST-1 b (Exoplanet.eu) 
TRAPPIST-1 c (NASA)
TRAPPIST-1 c (Wikipedia) 
TRAPPIST-1 c (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 d (NASA)
TRAPPIST-1 d (Wikipedia)
TRAPPIST-1 d (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 e (NASA)
TRAPPIST-1 e (Wikipedia)
TRAPPIST-1 e (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 f (NASA)
TRAPPIST-1 f (Wikipedia)
TRAPPIST-1 f (Exoplanet.eu)
TRAPPIST-1 g (NASA)
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TRAPPIST-1 h (Exoplanet.eu)

Exoplanetas:
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Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
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