GRANDE EXOPLANETA PODE TER AS CONDIÇÕES IDEAIS PARA A VIDA 28 de fevereiro de 2020
Impressão de artista do exoplaneta K2-18b.
Crédito: Amanda Smith
Os astrónomos descobriram que um exoplaneta com mais do dobro do tamanho da Terra é potencialmente habitável, alargando a busca por vida a planetas significativamente maiores que a Terra, mas mais pequenos que Neptuno.
Uma equipa da Universidade de Cambridge usou a massa, o raio e os dados atmosféricos do exoplaneta K2-18b e determinou que é possível que o planeta hospede água líquida em condições habitáveis sob a sua atmosfera rica em hidrogénio. Os resultados foram divulgados na revista The Astrophysical Journal Letters.
O exoplaneta K2-18b, a 124 anos-luz de distância, tem 2,6 vezes o raio e 8,6 vezes a massa da Terra, e orbita a sua estrela dentro da zona habitável, onde as temperaturas podem permitir a existência de água líquida. O planeta foi objeto de uma cobertura significativa por parte da comunicação social no outono de 2019, quando duas equipas diferentes relataram a deteção de vapor de água na sua atmosfera rica em hidrogénio. No entanto, a extensão da atmosfera e as condições por baixo continuavam desconhecidas.
"O vapor de água já foi detetado nas atmosferas de vários exoplanetas, mas mesmo que o planeta esteja na zona habitável, isso não significa necessariamente que existam condições habitáveis à superfície," disse o Dr. Nikku Madhusudhan do Instituto de Astronomia de Cambridge, que liderou a nova investigação. "Para estabelecer as perspetivas de habitabilidade, é importante obter uma compreensão unificada das condições interiores e atmosféricas do planeta - em particular, se a água líquida pode existir sob a atmosfera."
Dado o grande tamanho de K2-18b, sugeriu-se que seria mais como uma versão mais pequena de Neptuno do que uma versão maior da Terra. Espera-se que um "mini-Neptuno" tenha um "invólucro" significativo de hidrogénio em redor de uma camada de água a alta pressão, com um núcleo interno de rocha e ferro. Se o invólucro de hidrogénio for demasiado espesso, a temperatura e pressão à superfície da camada de água seriam demasiado grandes para suportar vida.
Agora, Madhusudhan e a sua equipa mostraram que, apesar do tamanho de K2-18b, o seu invólucro de hidrogénio não é necessariamente muito espesso e a camada de água pode ter as condições ideais para suportar vida. Usaram as observações existentes da atmosfera, bem como a massa e o raio, para determinar a composição e a estrutura da atmosfera e do interior usando modelos numéricos detalhados e métodos estatísticos para explicar os dados.
Os investigadores confirmaram que a atmosfera é rica em hidrogénio com uma quantidade significativa de vapor de água. Também descobriram que os níveis de outras substâncias químicas, como metano e amónia, estavam abaixo do esperado para uma tal atmosfera. Ainda não se sabe se esses níveis podem ser atribuídos a processos biológicos.
A equipa usou então as propriedades atmosféricas como condições limite para modelos do interior planetário. Exploraram uma ampla gama de modelos que podiam explicar as propriedades atmosféricas, bem como a massa e raio do planeta. Isto permitiu-lhes obter a gama de possíveis condições no interior, incluindo o tamanho do invólucro de hidrogénio e as temperaturas e pressões na camada de água.
"Queríamos saber a espessura do invólucro de hidrogénio - qual a profundidade deste hidrogénio," disse o coautor Matthew Nixon, estudante de doutoramento do Instituto de Astronomia de Cambridge. "Embora esta seja uma pergunta com várias soluções, mostrámos que não precisamos de muito hidrogénio para explicar todas as observações."
Os investigadores descobriram que a extensão máxima do invólucro de hidrogénio permitida pelos dados é de cerca de 6% da massa do planeta, embora a maioria das soluções exija muito menos. A quantidade mínima de hidrogénio é cerca de um milionésimo da massa, semelhante à fração de massa da atmosfera da Terra. Em particular, vários cenários permitem um mundo oceânico, com água líquida por baixo da atmosfera a pressões e temperaturas semelhantes às encontradas nos oceanos da Terra.
Este estudo abre a busca por condições habitáveis e por assinaturas biológicas para lá do Sistema Solar a exoplanetas significativamente maiores que a Terra, além dos exoplanetas parecidos com a Terra. Em adição, planetas como K2-18b são mais acessíveis a observações atmosféricas com instalações observacionais atuais e futuras. As restrições atmosféricas obtidas neste estudo podem ser refinadas usando observações futuras com grandes instalações, como o futuro Telescópio Espacial James Webb.
