Representação artística da exoplaneta GJ 9827 d, a menor exoplaneta que tem uma atmosfera onde o vapor de água foi detectado. Ela poderia ser um exemplo de planeta dotado de uma atmosfera rica em água. Com um diâmetro de cerca de duas vezes o da Terra apenas, o planeta orbita em torno da estrela anã vermelha GJ 9827. Duas planetas mais próximos da estrela estão à esquerda. As estrelas de fundo são representadas como seriam vistas a olho nu olhando em direção ao Sol. O Sol é muito fraco para ser visível deste sistema.
Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI), Ralf Crawford (STSci)
O estudo, conduzido por cientistas da Universidade de Montreal, foi publicado em 12 de setembro na The Astrophysical Journal Letters.
"Seria a primeira vez que podemos demonstrar diretamente, graças a uma detecção atmosférica, que planetas com uma atmosfera rica em água existem em torno de outras estrelas", disse Björn Benneke, membro da equipe de pesquisa, professor de astrofísica na UdeM e pesquisador no Instituto Trottier de pesquisa sobre exoplanetas. Isso representa um passo importante para entender melhor a diversidade das atmosferas dos planetas rochosos."
Dois cenários possíveis
Ainda é muito cedo para determinar se a atmosfera de GJ 9827 d contém uma pequena quantidade de vapor de água numa atmosfera extensa, rica em hidrogênio, ou se ela é composta principalmente de água, com os gases mais leves (como hidrogênio ou hélio) evaporando sob o efeito da radiação estelar.
"Nosso programa de observação foi projetado para detectar as moléculas na atmosfera do planeta e, mais precisamente, para procurar a presença de vapor de água", disse Pierre-Alexis Roy, estudante de Björn Benneke e autor principal do estudo. Independentemente de a quantidade de vapor de água ser mínima ou dominante, temos aqui um resultado interessante!"
No primeiro cenário, o planeta teria retido uma camada rica em hidrogênio e água, um pouco como uma versão miniatura de Netuno.
No segundo, ela se assemelharia mais a uma versão maior e mais quente de Europa, a lua de Júpiter, que possui sob sua crosta duas vezes mais água do que se encontra na Terra. Nesse caso, como destacou Björn Benneke, "pode ser muito bem que o planeta GJ 9827 d seja composto pela metade de água e pela metade de rocha: um pequeno núcleo de rocha cercado por uma espessa camada de vapor de água".
Planetas cada vez menores
"Até agora, não tínhamos sido capazes de detectar diretamente a atmosfera de um planeta tão pequeno. Estamos lentamente superando esse desafio técnico", acrescentou Björn Benneke. À medida que estudamos planetas cada vez menores, esperamos encontrar mundos sem hidrogênio, que têm atmosferas semelhantes à de Vênus, dominadas pelo dióxido de carbono."
Como o planeta GJ 9827 d é tão quente quanto Vênus, com uma temperatura próxima de 430°C, seria indiscutivelmente um mundo inóspito e úmido se sua atmosfera fosse composta principalmente de vapor de água.
Duas histórias de formação possíveis
Se o planeta possui uma atmosfera rica em água residual, ele teria se formado a uma maior distância de sua estrela, onde a temperatura é fria e a água está disponível na forma de gelo. Nesse cenário, o planeta teria se movido mais próximo da estrela. O hidrogênio teria então aquecido e escapado do fraco campo gravitacional do planeta.
No outro caso, o planeta teria se formado perto da estrela quente e conteria traços de água em sua atmosfera.
Sob a lupa dos telescópios espaciais
Para este estudo, o telescópio Hubble observou o planeta durante 11 passagens na frente de sua estrela, espaçadas ao longo de um período de três anos. Durante essas passagens, a luz da estrela é filtrada através da atmosfera do planeta e mostra a impressão espectral de moléculas de água. Se o planeta está cercado por nuvens, elas são suficientemente baixas na atmosfera para que o Hubble possa detectar a presença de vapor de água acima delas.
A descoberta do telescópio Hubble abre caminho para um estudo mais detalhado do planeta. Por exemplo, ele constituiria um alvo interessante para o telescópio espacial James-Webb da NASA e a busca por outras moléculas por meio da espectroscopia infravermelha.
O planeta GJ 9827 d foi descoberto pelo observatório espacial Kepler da NASA em 2017. Ele orbita uma estrela anã vermelha a cada 6,2 dias. A estrela, GJ 9827, está localizada a 97 anos-luz da Terra, na constelação de Peixes.