Os astrônomos mostraram que a atmosfera do planeta contém uma alta concentração de moléculas mais pesadas, incluindo uma quantidade substancial de vapor d'água. Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI), Ralf Crawford (STScI)
Os astrônomos mostraram que a atmosfera do planeta contém uma alta concentração de moléculas mais pesadas, incluindo uma quantidade substancial de vapor d'água, o que os leva a pensar que pode muito bem se tratar de um "mundo de vapor".
Publicado no The Astrophysical Journal Letters, o estudo foi realizado por Caroline Piaulet-Ghorayeb, candidata ao doutorado no Instituto Trottier de Pesquisa sobre Exoplanetas (iREx) da Universidade de Montreal, em colaboração com pesquisadores de vários países.
No início do ano, graças aos dados do telescópio espacial Hubble (HST), membros da equipe do iREx anunciaram ter detectado água na atmosfera do exoplaneta GJ 9827 d, o que o torna, devido ao seu tamanho cerca de duas vezes superior ao da Terra, o menor exoplaneta cuja atmosfera foi confirmada.
Essas descobertas importantes abrem novas vias para a busca de vida além do sistema solar e melhoram nossa compreensão sobre a formação e composição dos planetas.
Um objetivo até então inacessível
Durante anos, os cientistas concentraram seus esforços na detecção de atmosferas ao redor de planetas gigantes gasosos e mini-Netunos (planetas muito maiores que a Terra e cuja atmosfera é dominada pelo hidrogênio, como Júpiter e Netuno, no sistema solar).
Mas, até o momento, a detecção de atmosferas ao redor de planetas menores, mais próximos ao tamanho da Terra, permaneceu um objetivo inalcançável.
"Até agora, todos os planetas que detectamos e que têm atmosfera são planetas gigantes ou, no máximo, mini-Netunos", diz Caroline Piaulet-Ghorayeb, autora principal do estudo. "Esses planetas possuem atmosferas compostas principalmente por hidrogênio, o que os torna mais semelhantes aos gigantes gasosos do sistema solar do que aos planetas rochosos como a Terra, cujas atmosferas são dominadas por elementos mais pesados."
Rica em moléculas mais pesadas
A particularidade do exoplaneta GJ 9827 d reside na composição de sua atmosfera.
Por meio da combinação de dados dos telescópios James-Webb e Hubble, Caroline Piaulet-Ghorayeb mostra que, ao contrário das atmosferas de grandes planetas dominadas por hidrogênio, a atmosfera do exoplaneta GJ 9827 d tem uma alta concentração de moléculas mais pesadas e uma quantidade significativa de vapor d'água.
Essa descoberta marca a primeira detecção sólida de uma atmosfera de exoplaneta em que o hidrogênio não é o principal componente, apontando para uma atmosfera mais pesada e rica em água.
"O peso molecular dessa atmosfera é mais próximo ao das atmosferas ricas em dióxido de carbono ou nitrogênio que estamos atualmente procurando em pequenos planetas rochosos, onde eventualmente poderíamos buscar vida", acrescenta Caroline Piaulet-Ghorayeb.
Essas observações foram realizadas graças ao instrumento canadense do JWST, o imageador e espectrógrafo sem fenda no infravermelho próximo (o NIRISS, Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph). Utilizando a espectroscopia de transmissão, a equipe de pesquisa analisou a luz da estrela atravessando a atmosfera do planeta durante sua passagem na frente de sua estrela hospedeira, GJ 9827.
A equipe então combinou as novas constatações do JWST com as observações anteriores do HST para mostrar com certeza que as características espectrais estudadas são devidas à atmosfera do planeta e não a uma contaminação pela estrela do sistema.
Com os dados obtidos no modo SOSS do NIRISS, os astrônomos podem finalmente distinguir dois tipos de atmosferas para o planeta: uma é nublada e contém poucos elementos pesados, principalmente hidrogênio e alguns vestígios de água; a outra é muito densa e contém vários elementos pesados, incluindo muita água.
Como o exoplaneta GJ 9827 d está próximo de sua estrela, sua atmosfera provavelmente é uma mistura de gases em um estado superaquecido e denso, ao invés de camadas distintas ou nuvens.
Provavelmente não habitável
Embora não se acredite que o exoplaneta GJ 9827 d seja habitável devido à sua proximidade com sua estrela hospedeira e às altas temperaturas de superfície resultantes (cerca de 350 °C), essa descoberta representa um avanço na busca por ambientes habitáveis.
A presença de uma atmosfera pesada e rica em água em um planeta pequeno como GJ 9827 d prova que atmosferas desse tipo existem e podem ser estudadas graças à precisão do JWST. Isso torna mais plausível a possibilidade de encontrarmos planetas habitáveis, comparáveis à Terra.
"Este é um grande passo na busca por atmosferas ao redor de pequenos planetas parecidos com a Terra", explica Caroline Piaulet-Ghorayeb. "O exoplaneta GJ 9827 d é o primeiro planeta onde detectamos uma atmosfera rica em moléculas pesadas, assim como os planetas terrestres do sistema solar, e o primeiro exemplo confirmado há muito tempo de um 'mundo de vapor' proposto pela comunidade científica."
Acredita-se que esses "mundos de vapor" tenham atmosferas espessas e carregadas de água, sem gelo ou água líquida na superfície, mantendo uma atmosfera em forma de vapor devido à sua proximidade com sua estrela hospedeira. Eles se assemelham às luas geladas Europa e Ganimedes, mas são suficientemente próximos de suas estrelas para que a água apareça sob a forma de vapor na atmosfera e não como uma camada de gelo.
Os astrônomos esperam que mais observações do exoplaneta GJ 9827 d, por meio do JWST, previstas para os próximos meses, possam trazer mais informações sobre os componentes de sua atmosfera de vapor.