Um estudo liderado pelo Instituto de Pesquisa do sudoeste modelou a química do TOI-270 D, uma exoplaneta entre a Terra e o Netuno em tamanho, encontrando evidências de que poderia ser um planeta rochoso gigante envolto em uma atmosfera grossa e quente. O TOI-270 D é de apenas 73 anos-luz da Terra e pode servir como uma “pedra de Rosetta” para entender uma classe inteira de novos planetas.
Exoplanets orbitam estrelas fora do nosso sistema solar. Os subnepunos se referem a planetas entre o tamanho do maior planeta rochoso do nosso sistema solar, a Terra e o menor gigante a gás, Netuno.
“A natureza dos subnepunos é um dos tópicos mais quentes da ciência exoplnetária”, disse o Dr. Christopher Glein, do Swri, primeiro autor de um artigo aceito para publicação no Jornal astrofísico. “Esses subnepunos são a gama de planetas mais abundantes da galáxia, mas não existem em nosso sistema solar. Eles são exóticos. Os sub-nepunos temperados são de interesse ainda maior porque alguns podem ser habitáveis”.
Os cientistas propuseram que os exoplanetas sub-netunes que orbitam na zona habitável, onde a água líquida pode existir nas superfícies dos planetas, poderia ser um mundo oceânico enorme com atmosferas finas ricas em hidrogênio, referidas como mundos “hycean” (hidrogênio-oceano). Por exemplo, considerou-se que o Planeta K2-18 B fosse um mundo Hycean. No entanto, os dados recentes do Telescópio Espacial de James Webb (JWST) do TOI-270 D mostram que um modelo mais simples baseado em um interior gigante (super-terra) rochoso interior envolto por uma atmosfera quente e quente pode explicar melhor os dados.
“A busca de mundos habitáveis continua! Os dados do JWST no TOI-270 D coletados por Björn Benneke e sua equipe são revolucionários”, disse Glein. “Fiquei chocado com o nível de detalhe que eles extraíram da atmosfera de uma exoplaneta tão pequena, que oferece uma oportunidade incrível de aprender a história de um planeta totalmente alienígena. Com moléculas como dióxido de carbono, metano e água detectada, poderíamos começar a fazer alguma geoquímica para aprender como esse mundo incomum se formou”.
O JWST da NASA detectou gases que indicam temperaturas a mais de 1.000 graus Fahrenheit – mais quentes que a superfície de Vênus. O novo modelo geoquímico ilustra como os gases passam por um processo de equilíbrio nessas temperaturas e são então elevados para cima, onde o JWST pode detectá -los.
“Embora seja um pouco decepcionante descobrir que é improvável que o TOI-270 D seja habitável, este planeta ainda oferece uma oportunidade fantástica de explorar caminhos alternativos de origens e evolução planetárias”, disse Glein. “Estamos aprendendo muito mais sobre as configurações malucas dos planetas que a natureza cria”.
Os cientistas ficaram perplexos com a falta de amônia nas atmosferas de sub-nepunas temperadas. Modelos anteriores sugeriram que a amônia deveria ser produzida em atmosferas espessas e quentes ricas em gás hidrogênio. Este novo trabalho apresenta uma perspectiva integrada para explicar como a amônia é esgotada através de combinações de processos planetários, incluindo a produção de alta temperatura de gás nitrogênio e a dissolução da amônia em um oceano super aquecido de rocha fundida na superfície do planeta. A equipe de Glein também descobriu que o planeta em si é provavelmente pobre em nitrogênio porque os sólidos blocos de construção de planetas, como meteoritos condríticos, são tipicamente pobres de nitrogênio.
“Vejo muitos paralelos entre ciência e biologia planetária”, disse Glein. “Um conjunto central de blocos de construção e regras para interações resulta em uma explosão de diversas formas. Estamos começando a ver parte dessa diversidade ocorrendo em assinaturas de composição da JWST”.
Este estudo demonstra que a geoquímica exoplanetária agora se aproxima de um nível de sofisticação comparável ao alcançado em nosso próprio sistema solar. As ferramentas geoquímicas desenvolvidas para o sistema solar agora podem ser aplicadas às atmosferas de exoplanetas. Esses estudos fornecem novas idéias sobre temperaturas atmosféricas, possíveis oceanos magma e origens das atmosferas planetárias.
“Queríamos pintar uma imagem mais completa do funcionamento interno e da história de uma exoplaneta, abordando o problema de várias maneiras”, disse Glein. “A última vez que verifiquei, descobrimos mais de 5.800 exoplanetas confirmados. TOI-270 D é apenas um deles. Vai ser muito interessante ver o que o próximo exoplaneta tem reservado para nós”.