NASA / JPL-Caltech / R. Hurt
O sistema estelar TRAPPIST-1 é o lar do maior lote de planetas aproximadamente do tamanho da Terra já encontrado fora do nosso Sistema Solar.
Descobertos em 2016 a cerca de 40 anos-luz de distância, estes sete irmãos rochosos oferecem um vislumbre da tremenda variedade de sistemas planetários que preencherão o Universo.
Um novo estudo revela que estes sete planetas partilham densidades semelhantes. Isto pode significar que todos contêm aproximadamente a mesma proporção de materiais considerados comuns aos planetas rochosos, como ferro, oxigénio, magnésio e silício.
Assim, embora os planetas da TRAPPIST-1 possam ser semelhantes entre si, parecem diferir notavelmente da Terra: são cerca de 8% menos densos do que seriam se tivessem a mesma composição química do nosso planeta.
Estas descobertas fornecem aos astrónomos novos dados que estão a usar para tentar determinar a composição precisa destes planetas e compará-los não só à Terra, mas a todos os planetas rochosos no nosso Sistema Solar, de acordo com Eric Agol, professor de astronomia da Universidade de Washington e autor principal do estudo.
“Esta é uma das caracterizações mais precisas de um conjunto de exoplanetas rochosos, o que nos deu medidas de alta confiabilidade dos seus diâmetros, densidades e massas”, disse Agol, em comunicado. “Esta é a informação de que precisávamos para fazer hipóteses sobre a sua composição e entender como estes planetas diferem dos planetas rochosos no nosso Sistema Solar.”
Desde a deteção inicial em 2016 dos mundos da TRAPPIST-1, os cientistas estudaram esta família planetária com vários telescópios espaciais e terrestres, incluindo o telescópio espacial Kepler e o telescópio espacial Spitzer da NASA.
O Spitzer forneceu mais de mil horas de observações direcionadas do sistema antes de ser desativado em janeiro de 2020. Como são muito pequenos e fracos para serem vistos diretamente, todos os sete exoplanetas foram encontrados através método de trânsito: procurando quedas no brilho criado quando os planetas passam à frente dele.
Cálculos anteriores tinham mostrado que os planetas têm aproximadamente o tamanho e a massa da Terra e, portanto, também devem ser rochosos – em oposição a mundos gasosos como Júpiter e Saturno.
O céu noturno está cheio de planetas e só nos últimos 30 anos conseguimos começar a desvendar os seus mistérios”, disse Caroline Dorn, da Universidade de Zurique. “O sistema TRAPPIST-1 é fascinante porque em torno dessa estrela podemos aprender sobre a diversidade de planetas rochosos dentro de um único sistema. E podemos realmente aprender mais sobre um planeta ao estudar os seus vizinhos também, por isto este sistema é perfeito para isso”.
A equipa de investigadores dos Estados Unidos, Suíça, França, Reino Unido e Marrocos usou observações das quedas de luz das estrelas e medições precisas do tempo das órbitas dos planetas para fazer medições detalhadas da massa e do diâmetro de cada planeta. Agol, Zachary Langford e Victoria Meadows realizaram simulações de computador que restringiram as órbitas dos planetas TRAPPIST-1 e calcularam as suas densidades.
No nosso Sistema Solar, as densidades dos oito planetas variam amplamente: os gigantes gasosos – Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno – são maiores, mas muito menos densos do que os quatro planetas rochosos. Terra, Vénus e Marte têm densidades semelhantes, mas Mercúrio contém uma porcentagem muito maior de ferro, por isso, embora seja o mais pequeno planeta em diâmetro, Mercúrio tem a segunda maior densidade de todos os oito planetas.
Já os sete planetas TRAPPIST-1 partilham uma densidade semelhante, o que torna o sistema bastante diferente do nosso. A diferença de densidade entre os planetas TRAPPIST-1 e a Terra, Vénus e Marte, pode parecer pequena – cerca de 8% – mas é significativa em escala planetária.
Uma forma de explicar a densidade mais baixa é que os planetas TRAPPIST-1 têm uma composição semelhante à Terra, mas com uma percentagem menor de ferro – cerca de 21% em comparação com os 32% da Terra.
Alternativamente, o ferro nos planetas TRAPPIST-1 pode ser infundido com altos níveis de oxigénio, formando óxido de ferro ou ferrugem. O oxigénio adicional diminuiria as densidades dos planetas.
A superfície de Marte obtém a sua coloração vermelha do óxido de ferro, mas, como os seus três irmãos terrestres, tem um núcleo composto de ferro não oxidado. Em contraste, se a densidade mais baixa dos planetas TRAPPIST-1 fosse causada inteiramente por ferro oxidado, os planetas teriam de estar enferrujados e não poderiam ter núcleos de ferro.
Segundo Agol, a resposta pode ser uma combinação dos dois cenários – menos ferro em geral e algum ferro oxidado.
Em comparação, a água representa menos de 0,1% da massa total da Terra. Os três planetas da TRAPPIST-1 internos – posicionados demasiado da sua estrela para que a água permaneça um líquido na maioria das circunstâncias – exigiriam atmosferas densas e quentes como Vénus, onde a água poderia permanecer ligada ao planeta como vapor.
Porém, esta explicação parece menos provável porque seria uma coincidência todos os sete planetas terem água suficiente presente para ter densidades semelhantes.
“Há muito mais perguntas a serem respondidas sobre a TRAPPIST-1 e os seus mundos”, disse Agol. “E, de certa forma, respondê-las ajuda-nos a entender o nosso próprio sistema solar também.”
Este estudo foi publicado este mês na revista científica The Planetary Science Journal.
