Uma equipa da Universidade de Cambridge usou a massa, o raio
e os dados atmosféricos do exoplaneta K2-18b e determinou que é possível que o
planeta tenha água líquida em condições habitáveis por baixo a sua atmosfera
rica em hidrogénio.
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| Photo Инна Архипова / Adobe Stock |
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O exoplaneta K2-18b, a 124 anos-luz de distância, tem 2,6
vezes o raio da Terra e 8,6 vezes a sua massa. Orbita a sua estrela dentro da zona habitável, onde as
temperaturas podem permitir a existência de água líquida. O planeta foi objeto
de uma cobertura significativa dos órgãos de informação no outono de 2019,
quando duas equipas diferentes relataram a deteção de vapor de água na sua
atmosfera rica em hidrogénio. No entanto, a extensão da atmosfera e as
condições á superfície, continuavam desconhecidas.
"O vapor de água
foi detectado na atmosfera de vários exoplanetas, mas, mesmo que o planeta
esteja na zona habitável, isso não significa necessariamente que haja condições
habitáveis na superfície", disse Nikku Madhusudhan, do Instituto de
Astronomia de Cambridge, que liderou a nova pesquisa. "Para estabelecer as perspetivas de
habitabilidade, é importante obter uma compreensão unificada das condições
interiores e atmosféricas do planeta, em particular, se a água líquida pode
existir á superfície”.
Dado o tamanho grande do K2-18b, sugeriu-se que seria mais
uma versão menor de Neptuno do que uma versão grande da Terra. Espera-se que
este 'mini-Neptuno' tenha um 'envelope' significativo de hidrogénio ao redor de
uma camada de água de alta pressão, com um núcleo interno de rocha e ferro. Se
o envelope de hidrogénio for muito espesso, a temperatura e a pressão na
superfície da camada de água á superfície seriam muito grandes para sustentar a
vida.
Agora, Madhusudhan e sua equipe mostraram que, apesar do
tamanho do K2-18b, o seu envelope de hidrogénio não é necessariamente muito
espesso e a camada de água pode ter as condições certas para sustentar a vida.
Eles usaram as observações existentes da atmosfera, bem como a massa e o raio,
para determinar a composição e a estrutura da atmosfera e do interior usando
modelos numéricos detalhados e métodos estatísticos para explicar os dados.
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Os cientistas confirmaram que a atmosfera é rica em
hidrogénio com uma quantidade significativa de vapor de água. Eles também
descobriram que os níveis de outros produtos químicos, como metano e amónia,
estavam abaixo do esperado para essa atmosfera. Ainda não se sabe se esses
níveis são derivados de processos biológicos.
A equipa então usou as propriedades atmosféricas como
condições de contorno para os modelos do interior planetário. Eles exploraram
uma ampla gama de modelos que poderiam explicar as propriedades atmosféricas,
bem como a massa e o raio do planeta. Isso lhes permitiu obter a gama de
possíveis condições no interior, incluindo a extensão do envelope de hidrogénio
e as temperaturas e pressões na camada de água.
"Queríamos saber
a espessura do envelope de hidrogénio, qual a profundidade do hidrogénio",
disse o co-autor Matthew Nixon, estudante de doutorado do Instituto de
Astronomia. "Embora essa seja uma
pergunta com várias respostas, mostramos que não é preciso muito hidrogénio para explicar todas as observações juntas".
Os investigadores descobriram que a extensão máxima do
envelope de hidrogénio permitida pelos dados é de cerca de 6% da massa do
planeta, embora a maioria das soluções exija muito menos. A quantidade mínima
de hidrogénio é de cerca de um milionésimo em massa, semelhante à fração de
massa da atmosfera da Terra. Em particular, vários cenários permitem um mundo
oceânico, com água líquida abaixo da atmosfera a pressões e temperaturas
semelhantes às encontradas nos oceanos da Terra.
Este estudo abre a busca de condições habitáveis e de
assinaturas biológicas fora do sistema solar para exoplanetas
significativamente maiores que a Terra, além dos exoplanetas semelhantes à
Terra. Além disso, planetas como K2-18b são mais acessíveis a observações
atmosféricas com instalações observacionais atuais e futuras. As restrições
atmosféricas obtidas neste estudo podem ser refinadas usando observações
futuras com grandes instalações, como o próximo Telescópio Espacial James Webb.
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Referencia//ScienceDaily
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