O conceito de artista dos mundos TRAPPIST-1, com base nos dados disponíveis sobre as características dos planetas.
(Imagem: © NASA / JPL-Caltech)
O maior dos mundos no sistema TRAPPIST-1 de sete planetas possui uma atmosfera que evoluiu ao longo do tempo, e não a que se formou com ele.
Observações feitas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA revelam que a atmosfera do planeta é diferente de seu ambiente nascente, o que significa que provavelmente é um mundo rochoso semelhante a outros no sistema.
"Essa atmosfera não é a que nasceu", disse Hannah Wakeford, pesquisadora do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial em Baltimore, Maryland, ao Space.com. Uma atmosfera natal seria rica em hidrogênio, que os pesquisadores não vêem. Em vez disso, "foi alterado por diferentes processos", disse Wakeford. A atividade atmosférica e geológica poderia ter desempenhado um papel significativo nas mudanças. [Exoplanet Tour: Conheça os 7 planetas do tamanho da terra do TRAPPIST-1]
Wakeford e seus colegas usaram o Hubble para estudar o TRAPPIST-1 g, o sexto planeta da estrela. Eles já haviam sondado as atmosferas dos cinco primeiros planetas, identificados pelas letras b a f, e descobriram que todos os cinco planetas não possuem as grandes atmosferas de hidrogênio que indicam gigantes gasosos, tornando-os mais propensos a serem rochosos. O estudo anterior não foi suficientemente preciso para determinar se o TRAPPIST-1 g carregava ou não sua atmosfera original.
"G foi o último ponto de interrogação nisso", disse Wakeford. "Assim como seus irmãos e irmãs, ele não contém sua atmosfera primordial. Tem uma atmosfera evoluída."
Ela apresentou os resultados em janeiro na reunião de inverno da American Astronomical Society em Seattle.
"Sal e pimenta"
Em 2016, os astrônomos do Telescópio em Transição e Telescópio Planetesimal do Chile (TRAPPIST) anunciaram a descoberta de três planetas ao redor da estrela escura TRAPPIST-1. Mais quatro mundos foram descobertos em um ano, elevando o total para sete. Todos os planetas estão dentro da zona habitável de sua estrela, a região onde a água líquida deve poder persistir na superfície do planeta. Apenas a 40 anos-luz da Terra, o TRAPPIST-1 contém o maior número de planetas conhecidos por estarem dentro da zona habitável de uma única estrela.
O TRAPPIST-1 g é o maior dos mundos, estimando-o em 1,1 vezes a massa da Terra.
Se os planetas fossem gigantes gasosos, eles manteriam sua atmosfera original rica em hidrogênio. Por outro lado, os mundos rochosos têm o poder de mudar sua atmosfera. O movimento do carbono pode desempenhar um papel fundamental na atmosfera em evolução. O magma do manto de fusão retém o carbono sob a superfície. À medida que o magma se move em direção à superfície, a pressão reduzida permite que o carbono escape na forma de gás. Na Terra, o carbonato retido é liberado como dióxido de carbono, um gás de efeito estufa que permite que nosso planeta se aqueça, retendo o calor do sol. Pesquisas anteriores revelam que mundos como Marte e a lua também podem capturar materiais ricos em carbono, além de outros elementos, e liberá-los na atmosfera em forma gasosa.
Também conhecidas como anãs vermelhas, as anãs M, como o TRAPPIST-1, constituem a maior população de estrelas da galáxia. Alguns estudos sugerem que três em cada quatro estrelas podem ser um anão M. As estrelas de vida longa são mais frias e mais fracas que as estrelas semelhantes ao sol, mas também são incrivelmente ativas, mergulhando seus planetas na radiação transportada por fortes explosões e erupções. [Como distinguir tipos de estrelas (infográfico)]
Suas temperaturas frias também podem causar problemas na busca pela vida. Os anões M de baixa massa podem apresentar nuvens e até vapor de água em suas atmosferas, assim como os maiores planetas. Essas moléculas podem criar sinais falsos para os astrônomos que tentam estudar as atmosferas dos mundos que as orbitam.
À medida que um planeta passa entre sua estrela e a Terra, os astrônomos podem estudar a luz que flui por seus céus para desvendar alguns dos mistérios da atmosfera planetária. Como eles carregam moléculas de água, os anões M podem tornar o processo mais desafiador; pode ser difícil determinar se os sinais que sugerem a presença de água vêm do planeta ou da estrela.
"Como a estrela possui esses recursos, significa que as medidas que você está fazendo, você não pode ter 100% de certeza de que não é a estrela que está medindo", disse Wakeford. "Você deve ser capaz de descartar a presença e o efeito que a estrela está tendo nesses planetas."
Para ajudar a resolver a bagunça, Wakeford e seus colegas desenvolveram um método para remover a contaminação estelar. Primeiro, eles realizaram um estudo aprofundado do TRAPPIST-1, examinando como a temperatura da estrela mudou em diferentes locais.
"A estrela em si é uma mistura de três tipos diferentes de temperatura", disse Wakeford. Em geral, a estrela é relativamente fria, com um terço coberto de manchas um pouco mais quentes de 2.726 graus Celsius (4.940 graus Fahrenheit). Menos de 3% da estrela é coberta com pontos extremamente quentes a uma temperatura de 5.526 ° C (9.980 ° F).
Isso ocorre porque o TRAPPIST-1 é coberto por manchas estelares que Wakeford disse serem menores e mais fracas do que as encontradas em nosso sol.
"A distribuição das manchas é como sal e pimenta - é apenas vista em todo o lugar e distribuída uniformemente", disse Wakeford.
Ao estudar a estrela como um planeta individual em seu sistema passou entre ela e a Terra, os astrônomos foram capazes de examinar como a temperatura da estrela mudou.
"Podemos realmente usar o planeta como uma sonda das propriedades de temperatura da estrela", disse Wakeford.
Com essas informações em mãos, os astrônomos examinaram a atmosfera do próprio planeta, confiantes de que poderiam dar conta de sinais moleculares vindos da estrela. Eles foram capazes de descartar a grande e inchada atmosfera de hidrogênio ao redor de g que sugeriria que era um gigante gasoso, e não um mundo rochoso, cujo ar havia sido alterado por processos geológicos e atmosféricos.
"Isso realmente leva à verdadeira natureza terrestre deste planeta", disse Wakeford.
A equipe também usou suas medidas para calcular o raio do planeta em 1,124 vezes o raio da Terra, dando-lhe uma densidade logo abaixo do nosso planeta. Isso se encaixa firmemente no TRAPPIST-1 g: é um mundo rochoso.
Com seis dos planetas fora do caminho, os astrônomos esperam voltar sua atenção para o sétimo e último objeto, TRAPPIST-1 h. Eles planejam estudar o planeta durante o verão de 2019.
"Vai ser realmente emocionante aplicar esse método novamente, não apenas para ver do que o planeta é feito, mas para ver como a estrela está mudando e afetando este planeta", disse Wakeford.
Além disso, o processo que eles desenvolveram para separar a contaminação por vapor de água do TRAPPIST-1 também pode ser aplicado a observações de outros anões M.
A pesquisa foi publicada no final de 2018 no Astronomical Journal.
