LHS 1140b pode ter oceano sob superfície congelada. Exoplaneta em “zona habitável” de estrela a 48 anos-luz seria o primeiro com água confirmada; mais observações são necessárias.
Alguns dos exoplanetas mais interessantes são aqueles orbitam na zona habitável de suas estrelas, a região onde água líquida é possível na superfície. No entanto, nem todos eles seriam semelhantes à Terra. Na verdade, encontrar um planeta do tamanho da Terra já está no limite da maioria dos telescópios que conseguem descobrir exoplanetas.
Assim, a comunidade científica ficou interessada quando pesquisadores da Universidade de Montreal anunciaram que encontraram um exoplaneta do tamanho da Terra. No início desse ano, uma pesquisa liderada por Charles Cadieux, aluno de doutorado do Instituto Trottier de Pesquisa em Exoplanetas (iREx) e da Universidade, sob a supervisão do Prof. René Doyon, levou a novas estimativas de massa e raio do astro.
O mais interessante: ele pode estar quase totalmente coberto de água ou conter um oceano subterrâneo, tornando-o mais semelhante a Europa, a famosa lua joviana com um imenso oceano de água líquida por baixo de sua superfície congelada.
O exoplaneta LHS 1140b está a 48 anos-luz na constelação de Cetus, o que o torna um dos exoplanetas em zona habitável mais próximos conhecidos. Sua estrela, LHS 1140, é uma anã vermelha com apenas cerca de 20% do tamanho do Sol e a energia que emite é menor. LHS 1140b é um dos dois possíveis exoplanetas que o orbitam e cientistas estavam debatendo se era um mini-Netuno (um pequeno gigante gasoso com uma atmosfera espessa e rica em hidrogênio) ou uma super-Terra (um planeta rochoso maior que a Terra). Se fosse um mini-Netuno, estaria rodeado de gás hidrogênio, mas os pesquisadores não encontraram isso.
Após uma seleção altamente competitiva, eles usaram o “tempo discricionário do diretor”, o tempo de observação atribuído diretamente pelo diretor do projeto, do Telescópio Espacial James Webb (JWST) em dezembro do ano passado. Dois trânsitos (quando o planeta passa na frente da estrela) de LHS 1140 b foram observados com o instrumento Imageador de Infravermelho Próximo e Espectrógrafo sem Fenda (NIRISS), construído no Canadá. Observando atentamente a atmosfera do exoplaneta, detectaram nitrogênio.
Combinaram isso com dados coletados anteriormente pelo Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS), e pelos Telescópios Espaciais Spitzer (SST) e Hubble (HST). Os resultados foram pulicados em um artigo no The Astrophysical Journal Letters em 10 de julho.
O nitrogênio descartou a possibilidade de LHS 1140b ser um mini-Netuno, já que a atmosfera rica em hidrogênio teria sido muito distinta nos dados. Além disso, o tornou o primeiro exoplaneta temperado conhecido a ter uma atmosfera “secundária”, criada após a formação do planeta.
O nitrogênio não faz parte naturalmente da atmosfera de um planeta em seu início e deve ser desenvolvido posteriormente por meio de processos químicos. Até agora, não foram observados exoplanetas nas zonas habitáveis das suas estrelas com esse gás na sua atmosfera, embora isso tenha sido teorizado há muito tempo, uma vez que a atmosfera da Terra é tão rica em nitrogênio.
Água Eliminada a possibilidade de ser um mini-Netuno, o LHS 1140b seria um bom candidato a uma “super-Terra”, cerca de 1,7 vezes maior que nosso planeta e com 5,6 vezes a sua massa. No entanto, os pesquisadores também notaram que o planeta era muito menos denso do que o esperado, indicando que cerca de 10-20% dessa massa poderia ser água e não rocha.
Tanta água pode levar a vários resultados diferentes. Existe a possibilidade de LHS 1140b ser um “mundo hiceano”, inteiramente coberto por um oceano de água líquida. Isso parece improvável porque a estrela não fornece energia suficiente para manter um oceano inteiro do tamanho de um planeta quente o suficiente para não congelar.
Outra possibilidade é que seja um mundo “bola de neve”, onde uma espessa camada de gelo cobre o interior rochoso. Isso requer padrões climáticos que podem ser difíceis de discernir, mesmo com o JWST.
Muito provavelmente, LHS 1140b está travado gravitacionalmente e possui rotação síncrona – mantendo sempre a mesma face voltada para a estrela, como a Lua da Terra. Isso abre outra possibilidade: um mundo de gelo com um oceano líquido no ponto subestelar, a região superfície que estaria sempre voltada para a estrela. Esse oceano pode ter cerca de 4 mil km de diâmetro, cerca de metade do tamanho do Oceano Atlântico. Os modelos sugerem que sua água pode chegar a 20°C.
Ficamos então, com uma última possibilidade: a de um mundo onde espessas camadas de gelo cobrem toda a superfície do planeta. Um exemplo de mundo assim é Europa. A lua joviana está completamente coberta de gelo, embora, curiosamente, também tenha um oceano líquido abaixo da superfície. Os pesquisadores acreditam que há uma boa chance de que um oceano subterrâneo semelhante também possa existir em LHS 1140b. Isso o tornaria o primeiro exoplaneta a ter água líquida confirmada.
“De todos os exoplanetas temperados atualmente conhecidos, o LHS 1140 b pode muito bem ser a nossa melhor aposta para um dia confirmar indiretamente a água líquida na superfície de um mundo alienígena além do nosso Sistema Solar”, afirmou Cadieux. “Este seria um marco importante na busca por exoplanetas potencialmente habitáveis.”
Nenhum destes detalhes foi confirmado ainda e isso exigirá mais tempo de observação. Em particular, os pesquisadores estão interessados em saber se existe dióxido de carbono na atmosfera de LHS 1140b. Um gás de efeito de estufa poderia tornar mais provável que a temperatura global do planeta alta o bastante para torná-lo um mundo hiceano, em vez de uma bola de neve com um oceano subterrâneo.
Observar o dióxido de carbono em um exoplaneta tão distante quanto o LHS 1140 pode levar anos de observações intermitentes do JWST. Embora esse seja um dos candidatos mais promissores para encontrar água líquida – e, portanto, para encontrar vida num exoplaneta – a observação contínua competiria com todos os outros usos validos do JWST.
Por enquanto, os pesquisadores esperam receber mais tempo de observação, mesmo que não seja suficiente para confirmar o dióxido de carbono. A equipe da pesquisa enfatizou a necessidade de medições adicionais de trânsito com o JWST. Essa foi apenas a segunda observação em tempo discricionário de diretor do JWST dedicada ao estudo de exoplanetas em dois anos de operações do telescópio.
“A detecção de uma atmosfera semelhante à da Terra num planeta temperado leva as capacidades do Webb ao seu limite. É viável; só precisamos de muito tempo de observação”, disse Doyon, que também é investigador principal do NIRISS. De acordo com ele, o JWST provavelmente terá que observar o sistema em todas as oportunidades possíveis durante vários anos para determinar as condições da superfície do exoplaneta.
“A sugestão atual de uma atmosfera rica em nitrogênio implora por confirmação com mais dados. Precisamos de pelo menos mais um ano de observações para confirmar que LHS 1140b tem atmosfera, e provavelmente mais dois ou três para detectar dióxido de carbono.” Isso acontece porque são possíveis apenas 8 “visitas” do JWST por ano, no máximo.
Eventualmente, teremos mais telescópios específicos para o estudo de exoplanetas – mais que o próprio JWST. Algum dia, haverá tempo de observação suficiente em pelo menos um deles para confirmar se LHS 1140b realmente tem um oceano líquido. Esse dia poderá ser um dos mais importantes na história do estudo dos exoplanetas.