Os astrônomos descobriram que um exoplaneta com mais do dobro do tamanho da Terra é potencialmente habitável, alargando a busca por vida a planetas significativamente maiores que a Terra, mas menores que Netuno.
© Amanda Smith (ilustração do exoplaneta K2-18b)
Uma equipe 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 hospede água líquida em condições habitáveis sob a sua atmosfera rica em hidrogênio.
O exoplaneta K2-18b, a 124 anos-luz de distância, tem 2,6 vezes o raio e 8,6 vezes a massa da Terra, e 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 por parte da comunicação social no outono de 2019, quando duas equipes diferentes relataram a detecção de vapor de água na sua atmosfera rica em hidrogênio. No entanto, a extensão da atmosfera e as condições por baixo continuavam desconhecidas.
"O vapor de água já foi detectado nas atmosferas de vários exoplanetas, mas mesmo que o planeta esteja na zona habitável, isso não significa necessariamente que existam condições habitáveis à superfície," disse o Dr. Nikku Madhusudhan do Instituto de Astronomia de Cambridge, que liderou a nova pesquisa. "Para estabelecer as perspectivas de habitabilidade, é importante obter uma compreensão unificada das condições interiores e atmosféricas do planeta, em particular, se a água líquida pode existir sob a atmosfera."
Dado o grande tamanho de K2-18b, sugeriu-se que seria mais como uma versão menor de Netuno do que uma versão maior da Terra. Espera-se que um "mini-Netuno" tenha um "invólucro" significativo de hidrogênio ao redor de uma camada de água a alta pressão, com um núcleo interno de rocha e ferro. Se o invólucro de hidrogênio for demasiado espesso, a temperatura e pressão à superfície da camada de água seriam demasiado grandes para suportar vida.
Agora, Madhusudhan e a sua equipe mostraram que, apesar do tamanho de K2-18b, o seu invólucro de hidrogênio não é necessariamente muito espesso e a camada de água pode ter as condições ideais para suportar vida. 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.
Os pesquisadores confirmaram que a atmosfera é rica em hidrogênio com uma quantidade significativa de vapor de água. Também descobriram que os níveis de outras substâncias químicas, como metano e amônia, estavam abaixo do esperado para uma tal atmosfera. Ainda não se sabe se estes níveis podem ser atribuídos a processos biológicos.
A equipe usou então as propriedades atmosféricas como condições limite para modelos do interior planetário. Exploraram uma ampla gama de modelos que podiam explicar as propriedades atmosféricas, bem como a massa e raio do planeta. Isto permitiu-lhes obter a variedade de possíveis condições no interior, incluindo o tamanho do invólucro de hidrogênio e as temperaturas e pressões na camada de água.
Os pesquisadores descobriram que a extensão máxima do invólucro de hidrogênio permitida pelos dados é de cerca de 6% da massa do planeta, embora a maioria das soluções exija muito menos. A quantidade mínima de hidrogênio é cerca de um milionésimo da massa, semelhante à fração de massa da atmosfera da Terra. Em particular, vários cenários permitem um mundo oceânico, com água líquida por baixo da atmosfera a pressões e temperaturas semelhantes às encontradas nos oceanos da Terra.
Este estudo abre a busca por condições habitáveis e por assinaturas biológicas para lá do Sistema Solar a exoplanetas significativamente maiores que a Terra, além dos exoplanetas parecidos com a 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 futuro telescópio espacial James Webb.
Os resultados foram divulgados na revista The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: University of Cambridge
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