ZapingNews: O exoplaneta K2-18b pode ter as condições certas para a vida

Os astrónomos descobriram que um exoplaneta com mais do dobro do tamanho da Terra é potencialmente habitável, abrindo a busca de vida a planetas significativamente maiores que a Terra, mas menores que Neptuno.

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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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.