Roberto Molar Candanosa/Universidade Johns Hopkins
Dois exoplanetas ricos em água, com enormes camadas de neblina, orbitam a sua estrela hospedeira
Os cientistas simularam as condições que permitem a formação de céus nublados em exoplanetas ricos em água, um passo crucial para determinar de que forma a nebulosidade dificulta as observações dos telescópios terrestres e espaciais.
A investigação fornece novas ferramentas para estudar a química atmosférica dos exoplanetas e ajudará os cientistas a modelar a forma como os exoplanetas com água se formam e evoluem, descobertas que poderão ajudar na procura de vida para além do nosso Sistema Solar.
“O grande objetivo é saber se existe vida fora do Sistema Solar, mas tentar responder a esse tipo de pergunta requer uma modelação muito detalhada de todos os tipos diferentes, especificamente em planetas com muita água”, disse a coautora Sarah Hörst, professora associada de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade Johns Hopkins.
“Isto tem sido um enorme desafio porque não temos o trabalho de laboratório para o fazer, por isso estamos a tentar usar estas novas técnicas de laboratório para obter mais dos dados que estamos a receber com todos estes grandes e sofisticados telescópios”.
A equipa publicou as suas conclusões na revista Nature Astronomy.
Segundo os investigadores, o facto de a atmosfera de um planeta conter neblinas ou outras partículas tem uma influência marcante nas temperaturas globais, nos níveis de entrada da luz estelar e noutros factores que podem dificultar ou promover a atividade biológica.
A equipa realizou as experiências numa câmara concebida à medida no laboratório de Hörst. São os primeiros a determinar a quantidade de neblina que se pode formar em planetas aquáticos fora do Sistema Solar, disse Hörst.
A neblina é constituída por partículas sólidas suspensas em gás e altera a forma como a luz interage com esse gás.
Diferentes níveis e tipos de neblina podem afetar a forma como as partículas se espalham através de uma atmosfera, alterando o que os cientistas conseguem detetar sobre planetas distantes com telescópios.
“A água é a primeira coisa que procuramos quando estamos a tentar ver se um planeta é habitável, e já há observações interessantes de água nas atmosferas de exoplanetas. Mas as nossas experiências e modelos sugerem que estes planetas muito provavelmente também contêm neblina”, disse Chao He, cientista planetário que liderou a investigação na Johns Hopkins.
“Esta névoa complica realmente as nossas observações, pois turva a nossa visão da química atmosférica e das características moleculares de um exoplaneta.”
Os cientistas estudam os exoplanetas com telescópios que observam a forma como a luz atravessa a sua atmosfera, detetando a forma como os gases atmosféricos absorvem diferentes tonalidades ou comprimentos de onda dessa luz.
Observações distorcidas podem levar a erros de cálculo das quantidades de substâncias importantes no ar, como a água e o metano, e do tipo e níveis de partículas na atmosfera.
Tais interpretações erróneas podem prejudicar as conclusões dos cientistas sobre as temperaturas globais, a espessura de uma atmosfera e outras condições planetárias, disse Hörst.
A equipa criou duas misturas de gás contendo vapor de água e outros compostos que se supõe serem comuns em exoplanetas.
Seguidamente, os investigadores emitiram um feixe de luz ultravioleta sobre essas misturas para simular a forma como a luz de uma estrela iniciaria as reações químicas que produzem as partículas de neblina.
Depois, mediram a quantidade de luz que as partículas absorviam e refletiam para compreender como interagiam com a luz na atmosfera.
Os novos dados coincidiram com as assinaturas químicas de um exoplaneta bem estudado chamado GJ 1214 b com mais exatidão do que a investigação anterior, demonstrando que neblinas com diferentes propriedades óticas podem levar a interpretações erradas da atmosfera de um planeta.
As atmosferas exoplanetárias podem ser muito diferentes das do nosso Sistema Solar, disse Hörst, acrescentando que há mais de 5000 exoplanetas confirmados com diferentes químicas atmosféricas.
A equipa está agora a trabalhar para criar mais “análogos” de neblina feitos em laboratório com misturas de gases que representem com maior precisão o que se vê com os telescópios.
“As pessoas poderão usar esses dados quando modelarem essas atmosferas para tentar compreender coisas como a temperatura da atmosfera e da superfície do planeta, se existem nuvens, qual a sua altura e de que são feitas, ou a velocidade dos ventos”, disse Hörst.
“Todo este tipo de coisas pode ajudar-nos a concentrar a nossa atenção em planetas específicos e a tornar as nossas experiências únicas, em vez de fazermos apenas testes generalizados quando tentamos compreender o panorama geral.”
