Um planeta de lava que devia ser rocha nua reflete 74% da luz da sua estrela, revela o Webb

O Telescópio Espacial James Webb descobriu que um planeta rochoso coberto de rocha fundida, a orbitar tão perto da sua estrela que um ano lá dura menos de meio dia terrestre, reflete luz quase tão bem como Vénus. O Webb seguiu o planeta ao longo de quase toda a sua órbita e viu-o devolver a maior parte da luz estelar que nele incide, em vez de a absorver.

Isso não devia acontecer. A lava é escura, e esperava-se que um pequeno mundo rochoso sujeito a tanta radiação tivesse perdido a sua atmosfera há muito tempo, restando apenas uma bola negra e carbonizada. Um planeta brilhante significa que algo se encontra acima do magma: uma atmosfera espessa, provavelmente carregando nuvens refletoras feitas de rocha que evaporou da superfície.

Isto faz de TOI-561 b um dos casos mais fortes até agora de um planeta rochoso além do sistema solar que manteve uma atmosfera. O JWST examinou uma série de pequenos mundos rochosos, a maioria deles à volta de estrelas anãs vermelhas, e encontrou principalmente rocha nua. Aqui, o planeta com menos direito a uma atmosfera parece ser o que a manteve.

O estudo, liderado por Samuel Boucher da Université de Montréal, com Lisa Dang da Universidade de Waterloo como coordenadora do projeto, é publicado no The Astronomical Journal. «A nossa descoberta desafia as teorias atuais», disse a coautora Anjali Piette da Universidade de Birmingham. «Esperaríamos que um planeta rochoso fortemente irradiado como TOI-561 b tivesse perdido a sua atmosfera há milhares de milhões de anos.»

Como o Webb pesou a luz de um planeta que não consegue ver

O Webb não consegue fotografar TOI-561 b, que se perde no brilho da sua estrela a cerca de 280 anos-luz de distância, na constelação do Sextante. O que consegue fazer é medir o brilho infravermelho combinado da estrela e do planeta com extrema precisão e observar como esse brilho muda à medida que o planeta gira.

O planeta está quase certamente em rotação sincronizada, com uma face em dia permanente e a outra em noite permanente. À medida que orbita, o Webb vê mais do lado diurno quente e, depois, mais do lado noturno. Quando o planeta passa atrás da estrela, a sua luz desaparece, e a magnitude dessa quebra dá diretamente o brilho do lado diurno. Esta subida e descida ao longo de uma órbita chama-se curva de fase.

A equipa apontou o instrumento NIRSpec do Webb para o sistema durante cerca de 37 horas sem interrupção, cobrindo quase quatro órbitas, em comprimentos de onda infravermelhos entre aproximadamente 3 e 5 micrómetros. O lado diurno do planeta adiciona apenas algumas dezenas de partes por milhão à luz da estrela. Para o isolar, os investigadores também modelaram a granulação, o padrão lento de ebulição na superfície da estrela que faz o seu brilho cintilar.

«Esta técnica, conhecida como curva de fase, revelou que o planeta reflete uma quantidade significativa de luz da sua estrela e que o calor está a ser redistribuído pelo planeta, em vez de ficar apenas no lado iluminado», disse Dang. «Juntos, estes factos apontam para a presença de uma atmosfera.»

Porque é que os números excluem a rocha nua

O argumento é um balanço energético. Uma rocha nua e escura a esta distância, absorvendo tudo e sem mover calor para o seu lado noturno, deveria ter um lado diurno perto de 3.200 kelvin, cerca de 2.900 graus Celsius. O Webb mediu cerca de 2.050 kelvin no lado diurno, perto de 1.780 graus Celsius, e aproximadamente 1.090 kelvin no lado noturno, cerca de 820 graus Celsius. A rocha nua não tem forma de aquecer a sua noite permanente.

O lado noturno ainda não está suficientemente quente para explicar a energia em falta, pelo que a maior parte dela deve ser refletida antes de ser absorvida. A partir deste equilíbrio, a equipa deriva um albedo de Bond, a fração da luz estelar incidente que um planeta devolve ao espaço, de cerca de 0,74, mais ou menos um décimo. Vénus, envolto em nuvens de ácido sulfúrico, situa-se em cerca de 0,77, a Terra em cerca de 0,3 e a Lua em cerca de 0,1. Testes laboratoriais mostram que a lava é um mau refletor, pelo que seja o que for que está a refletir não é o solo.

Um modelo informático do clima do planeta corroborou isto. A equipa testou atmosferas de vapor de água, água com dióxido de carbono e oxigénio quase puro a pressões superficiais até 10 bares, dez vezes a da Terra. Uma rocha nua e escura deu uma curva de fase muito maior do que a observada, enquanto atmosferas brilhantes de 1 a 10 bares foram as que mais se aproximaram, independentemente da mistura de gases. Os autores suspeitam que a atmosfera real é ainda mais espessa, uma vez que a baixa densidade do planeta aponta para um invólucro profundo e uma camada fina não sobreviveria a milhares de milhões de anos desta radiação.

Nuvens feitas da matéria da areia

Os refletores prováveis são nuvens de minerais de silicato, a família que inclui o quartzo e a areia comum. O lado diurno está suficientemente quente para vaporizar rocha do oceano de magma e, onde o ar arrefece, perto da borda do lado diurno, esse vapor pode condensar-se em grãos de dióxido de silício e silicato de magnésio, que dispersam a luz de forma muito eficiente nos comprimentos de onda que o Webb usou.

A equipa testou o caso mais severo, um planeta que não reflete nada e, por isso, tem o lado diurno mais quente possível. Ainda assim formaram-se nuvens no lado da manhã, suficientes por si só para um albedo de Bond de cerca de 0,24. Isto sugere um feedback: as nuvens arrefecem o lado diurno, o ar mais frio permite que se formem mais nuvens e o planeta torna-se ainda mais brilhante. Ao desviar a luz, as nuvens também cortam a energia que expulsa gás para o espaço, funcionando como um protetor solar para a própria atmosfera. Um efeito semelhante foi proposto para o Neptuno quente LTT 9779 b, um dos exoplanetas mais refletores conhecidos.

O que não fica resolvido

Ninguém sabe de que é feita a atmosfera. Pode ser um manto denso de dióxido de carbono, um Vénus muito mais quente, ou rica em dióxido de enxofre como os gases que emanam da lua vulcânica de Júpiter, Io. Os modelos climáticos ajustam-se igualmente bem a misturas ricas em água e ricas em oxigénio, e os autores recusam-se a classificá-las.

Os dois detetores do NIRSpec também discordam. Um mostra o ponto mais quente deslocado para oeste do que os modelos preveem, o outro mostra um lado noturno mais frio do que qualquer modelo reproduz. A equipa diz que isto pode ser cintilação estelar residual, deriva conhecida num dos detetores, ou diferenças reais nas nuvens ou nos gases com o comprimento de onda. As temperaturas baseiam-se numa janela infravermelha estreita que falha o pico do brilho do planeta, pelo que são as melhores estimativas.

O problema mais profundo é por que razão a atmosfera existe de todo. A teoria da fuga diz que uma super-Terra tão irradiada deveria estar despida. Os autores listam quatro saídas: o planeta nasceu rico em gás, como um mini-Neptuno; atmosferas secundárias pesadas escapam muito mais lentamente do que as leves de hidrogénio; o planeta formou-se mais longe e migrou para dentro tarde, após a juventude mais feroz da sua estrela; ou gases presos no interior derretido estão a ressurgir, com o oceano de magma a atuar como um vulcão à escala planetária. Mais do que uma pode ser verdade.

Um mundo rochoso com pouca rocha

TOI-561 b é o mais interior de quatro planetas conhecidos à volta de uma estrela ligeiramente mais pequena e mais fria que o Sol e com cerca de 10 mil milhões de anos, o dobro da idade do Sol. O planeta tem cerca de 1,4 vezes a largura da Terra e 2,2 vezes a sua massa, pelo que é menos denso que a Terra e que a maioria dos planetas em órbitas tão apertadas, um indício precoce de uma camada profunda de material mais leve. Orbita cerca de 35 vezes mais perto da sua estrela do que Mercúrio do Sol, em cerca de 10,7 horas, e recebe cerca de 4.700 vezes mais luz estelar do que a Terra.

Perguntas frequentes sobre TOI-561 b

O que é TOI-561 b?

Uma super-Terra rochosa a cerca de 280 anos-luz de distância, com aproximadamente 1,4 vezes a largura da Terra. Orbita a sua estrela em cerca de 10,7 horas, tão perto que se pensa que a sua superfície é um oceano global de magma.

TOI-561 b tem atmosfera?

As evidências dizem que sim. O Webb mediu um lado diurno muito mais frio do que a rocha nua deveria ser e um lado noturno quente, que juntos requerem uma atmosfera espessa que reflete a luz e move o calor pelo planeta.

Pode um planeta de lava ter nuvens?

Provavelmente. Em TOI-561 b, o vapor de rocha do oceano de magma pode condensar-se em nuvens de dióxido de silício e silicato de magnésio onde o ar do lado diurno arrefece, e essas nuvens são a principal explicação para o seu albedo de Bond de cerca de 0,74.

Poderia existir vida em TOI-561 b?

Não. Com um lado diurno perto de 1.800 graus Celsius e uma superfície de rocha fundida, o planeta está muito fora de qualquer intervalo onde a vida como a conhecemos possa sobreviver. O seu valor está no que mostra sobre como os planetas rochosos mantêm ou perdem o seu ar.

O que vem a seguir

Os mesmos dados do Webb incluem um espetro de trânsito, luz estelar filtrada através da atmosfera à medida que o planeta cruzava a sua estrela, que a equipa analisará num artigo futuro para sondar a espessura, composição e nuvens da atmosfera. Estão também a modelar como o interior e a atmosfera evoluíram em conjunto para ver qual a rota de fuga que se ajusta.

O Webb recolheu a curva de fase ao longo de dois dias em maio de 2024, no âmbito do programa de observação 3860. Uma primeira análise do lado diurno, liderada por Johanna Teske da Carnegie Institution for Science, foi anunciada em dezembro de 2025 e concluiu que o planeta era demasiado frio para ser rocha nua. O artigo da curva de fase foi publicado online a 29 de setembro de 2026, e a Universidade de Birmingham anunciou o resultado a 26 de outubro de 2026.

O teste decisivo é uma curva de fase com o instrumento MIRI de infravermelho médio do Webb, que fixaria as temperaturas do lado diurno e noturno de forma independente, sofreria menos com a cintilação estelar e cobriria a banda dos 15 micrómetros onde o dióxido de carbono deixa uma marca forte. «Observar o planeta em comprimentos de onda mais longos com o JWST pode dar-nos ideias e ajudar a explicar como um planeta tão quente conseguiu manter uma atmosfera durante milhares de milhões de anos», disse Dang.

Referência: Boucher et al., “A Highly Reflective Atmosphere on the Lava World TOI-561b Revealed by JWST/NIRSpec Phase Curves,” The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae9763

Etiquetas: astronomia, James Webb Space Telescope, exoplanetas, atmosferas de exoplanetas, planeta de lava, super-Terra