TRAPPIST-1 b e c não têm atmosfera: Webb regista 400 graus de diferença

O telescópio espacial James Webb produziu os primeiros mapas climáticos completos de planetas rochosos fora do Sistema Solar, e os resultados são inequívocos. Os dois planetas mais próximos da estrela TRAPPIST-1 apresentam uma diferença de temperatura superior a 400 graus Celsius entre o hemisfério permanentemente iluminado e o permanentemente em sombra. Uma variação desta magnitude é fisicamente incompatível com a presença de uma atmosfera capaz de redistribuir calor entre os dois lados. TRAPPIST-1 b e TRAPPIST-1 c são confirmados como rochas nuas, sem ar, sem condições conhecidas para suportar vida.

O sistema TRAPPIST-1 ocupava, desde 2017, um lugar de destaque na investigação sobre habitabilidade fora do Sistema Solar. Uma anã vermelha a 39 anos-luz da Terra, na constelação do Aquário, rodeada por sete planetas de dimensões terrestres, três dos quais situados na zona habitável — a região em torno de uma estrela onde as temperaturas permitiriam teoricamente a existência de água líquida à superfície. As anãs vermelhas representam mais de três quartos das estrelas da Via Láctea, e a frequência com que planetas rochosos surgem em torno delas havia alimentado expectativas concretas quanto à possibilidade de vida nestes sistemas. As novas observações de Webb restringem essas expectativas, pelo menos no que respeita aos planetas interiores.

O bloqueio de maré é o mecanismo central que determina o resultado. Porque a estrela TRAPPIST-1 é consideravelmente mais pequena e fria do que o Sol, os seus planetas interiores orbitam a distâncias muito reduzidas, completando uma revolução em menos de dois dias terrestres. A estas distâncias, as forças de maré sincronizaram a rotação de cada planeta com o seu período orbital — tal como a Lua apresenta sempre a mesma face à Terra. O resultado é uma face em dia eterno e outra em noite eterna. Num planeta com atmosfera densa, correntes atmosféricas transportariam calor do lado iluminado para o lado escuro, atenuando o contraste térmico. A diferença de 400 graus registada por Webb demonstra que este transporte não ocorre, o que só é possível na ausência de atmosfera.

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A metodologia utilizada

A equipa liderada pela astrónoma Emeline Bolmont, da Universidade de Genebra, utilizou o instrumento MIRI do telescópio para registar as denominadas curvas de fase térmica dos dois planetas. O método consiste em monitorizar a luminosidade infravermelha do sistema ao longo de várias órbitas completas, permitindo reconstituir o perfil de temperatura de cada planeta em todos os pontos do seu ciclo orbital. Como TRAPPIST-1 b completa uma órbita em cerca de um dia e meio terrestre, o Webb conseguiu captar o ciclo térmico integral do planeta num período relativamente curto. Segundo o estudo, esta é a primeira vez na história da astronomia que se obteve uma cartografia térmica completa de exoplanetas rochosos de dimensões comparáveis às da Terra.

A face diurna de TRAPPIST-1 b ultrapassa os 200 graus Celsius; a face nocturna desce abaixo dos menos 200. TRAPPIST-1 c é mais frio no conjunto, mas apresenta o mesmo contraste abrupto. De acordo com os investigadores, se estes planetas possuíram atmosferas durante a sua formação, a radiação ultravioleta intensa e os fluxos de partículas energéticas característicos das anãs vermelhas terão sido suficientes para as erodir por completo ao longo do tempo.

É necessário, porém, evitar generalizações precipitadas. Os próprios autores sublinham que TRAPPIST-1 b e c são os planetas mais expostos à actividade da estrela, os mais vulneráveis à erosão atmosférica. Os modelos teóricos da equipa sugerem que os planetas exteriores do sistema podem ter conservado atmosferas, apesar do que sucedeu com os dois interiores. A analogia proposta pelos investigadores é esclarecedora: Mercúrio, o mais próximo do Sol, não tem atmosfera; Vénus e a Terra, mais afastados, mantiveram as suas. A distância à estrela não é o único factor determinante — a massa do planeta, a sua composição inicial e a história geológica desempenham igualmente um papel relevante.

Os resultados foram publicados na revista Nature Astronomy. As observações de TRAPPIST-1 e — o planeta situado no centro da zona habitável — decorrem actualmente no âmbito do programa DREAMS do Space Telescope Science Institute, com quinze trânsitos adicionais já programados. Se existir uma atmosfera nesse planeta, Webb dispõe dos instrumentos necessários para a detectar nos próximos meses.

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