Há muito menos água nas superfícies de planetas distantes para lá do nosso Sistema Solar do que se pensava. Estes exoplanetas não têm camadas espessas de água, como se especulava frequentemente. É esta a conclusão de um estudo internacional liderado pela ETH Zurique.

Um exoplaneta em órbita de uma estrela anã a 124 anos-luz da Terra fez manchetes em todo o mundo em abril de 2025. Os investigadores da Universidade de Cambridge afirmaram que o planeta K2-18 b podia ser um mundo marinho com um oceano profundo e global repleto de vida. No entanto, um estudo mostra agora que os chamados sub-Neptunos, como K2-18 b, são altamente improváveis de serem mundos dominados por água e que as condições aí existentes estão longe de ser propícias à vida. "A água nos planetas é muito mais limitada do que se pensava", comenta Caroline Dorn, professora de exoplanetas na ETH Zurique.

O estudo foi realizado sob a direção da ETH Zurique, em colaboração com investigadores do Instituto Max Planck de Astronomia de Heidelberg e da Universidade da Califórnia em Los Angeles. K2-18 b é maior do que a Terra, mas mais pequeno do que Neptuno, o que o coloca numa classe de planetas que não existem no nosso Sistema Solar. No entanto, as observações mostram que são comuns no espaço exterior. Alguns destes sub-Neptunos formaram-se provavelmente muito longe da sua estrela central, para lá da chamada linha de neve, onde a água torna-se gelo e depois migra para o interior.

Até agora, pensava-se que alguns destes planetas tinham sido capazes de acumular quantidades particularmente grandes de água durante a sua formação e que agora abrigavam oceanos profundos e globais sob uma atmosfera rica em hidrogénio. Os especialistas referem-se a estes planetas como planetas hiceanos: uma combinação de "hidrogénio" e "oceano".

Tendo em conta a química

"Os nossos cálculos mostram que este cenário não é possível", diz Dorn. Isto porque uma vulnerabilidade fundamental dos estudos anteriores era o facto de ignorarem qualquer acoplamento químico entre a atmosfera e o interior do planeta. "Agora, temos em conta as interações entre o interior do planeta e a sua atmosfera", explica Aaron Werlen, investigador da equipa de Dorn e autor principal do estudo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.

Os investigadores supõem que, numa fase inicial da sua formação, os sub-Neptunos passaram por uma fase em que estavam cobertos por um oceano de magma quente e profundo. Uma concha de gás hidrogénio assegurou a manutenção desta fase durante milhões de anos.

"No nosso estudo, investigámos a forma como as interações químicas entre os oceanos de magma e as atmosferas afetam o conteúdo de água dos jovens exoplanetas sub-Neptuno", diz Werlen.

Para tal, os investigadores utilizaram um modelo existente que descreve a evolução planetária durante um período específico. Combinaram-no com um novo modelo que calcula os processos químicos que ocorrem entre o gás na atmosfera e os metais e silicatos no magma.

Água a desaparecer no interior

Os investigadores calcularam o estado de equilíbrio químico de 26 componentes diferentes para um total de 248 planetas modelo. As simulações em computador mostraram que os processos químicos destroem a maioria das moléculas de água. O hidrogénio e o oxigénio ligam-se a substâncias metálicas, que desaparecem em grande parte no núcleo do planeta.

Embora a precisão destes cálculos tenha algumas limitações, os investigadores estão convencidos dos resultados. "Concentramo-nos nas principais tendências e podemos ver claramente nas simulações que os planetas têm muito menos água do que a que acumularam originalmente", explica Werlen. "A água que efetivamente permanece à superfície está limitada a alguns por cento, no máximo".

Numa publicação anterior, o grupo de Dorn já tinha sido capaz de mostrar como a maior parte da água de um planeta está escondida no interior. "No estudo atual, analisámos a quantidade total de água existente nestes sub-Neptunos", explica o investigador, "De acordo com os cálculos, não existem mundos distantes com camadas massivas de água, onde a água representa cerca de 50 por cento da massa do planeta, como se pensava anteriormente. Os mundos hiceanos com 10-90% de água são, portanto, muito improváveis".

Isto torna a procura de vida extraterrestre mais difícil do que se esperava. As condições propícias à vida, com água líquida suficiente à superfície, provavelmente só existirão em planetas mais pequenos, que provavelmente só serão observáveis com observatórios ainda melhores do que o Telescópio Espacial James Webb.

A Terra não é um caso especial

Dorn considera o papel da nossa Terra particularmente excitante à luz dos novos cálculos que mostram que os planetas mais distantes têm um teor de água semelhante ao do nosso planeta. "A Terra pode não ser tão extraordinária como pensamos. No nosso estudo, pelo menos, parece ser um planeta típico", afirma.

Os investigadores também ficaram surpreendidos com uma diferença aparentemente paradoxal: os planetas com as atmosferas mais ricas em água não são os que acumularam mais gelo para além da linha de neve, mas sim planetas que se formaram para o interior da linha de neve. Nestes planetas, a água não provinha de cristais de gelo, mas era produzida quimicamente quando o hidrogénio da atmosfera planetária reagia com o oxigénio dos silicatos do oceano de magma para formar moléculas de H2O.

"Estas descobertas desafiam a ligação clássica entre formação rica em gelo e atmosferas ricas em água. Em vez disso, realçam o papel dominante do equilíbrio entre o oceano de magma e a atmosfera na formação da composição planetária", conclui Werlen. Isto terá implicações de grande alcance para as teorias de formação planetária e para a interpretação das atmosferas exoplanetárias na era do Telescópio James Webb.

// ETH Zurique (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

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K2-18 b:
NASA
Exoplanet.eu
Wikipedia

Planeta Hiceano:
Wikipedia

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
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
NASA
Exoplanet.eu