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    P&R:Cientista modela atmosfera de exoplanetas

    A animação deste artista retrata o exoplaneta LHS 3844b, que é 1,3 vezes a massa da Terra e orbita uma estrela anã M. A superfície do planeta pode ser coberta principalmente por rocha de lava escura, sem atmosfera aparente, de acordo com as observações do Telescópio Espacial Spitzer da NASA. NASA Spitzer

    Na busca por vida além de nossa galáxia, muitos cientistas estão com os olhos voltados para orbes como a Terra:planetas rochosos. Então, depois que o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) detectou um planeta rochoso ligeiramente maior que a Terra no outono passado, uma equipe de pesquisadores lançou uma campanha para obter imagens adicionais com o Telescópio Espacial Spitzer, o único telescópio atualmente no espaço que pode detectar diretamente a luz infravermelha de um planeta. O telescópio produziu imagens menores que 1 pixel - 1/94 de polegada - como uma partícula de poeira para fazer previsões sobre a habitabilidade do planeta.

    Olhar para várias órbitas do planeta permitiu aos cientistas mapear a temperatura de sua superfície e criar modelos de sua atmosfera - capacidades que os cientistas estão apenas começando a desenvolver para planetas rochosos. Muito do que os pesquisadores aprendem sobre os exoplanetas é baseado no que eles sabem sobre as estrelas que circundam.

    "As pessoas dizem que só conhecemos um planeta tão bem quanto conhecemos a estrela, porque basicamente inferimos coisas com base no que estamos medindo sobre a estrela, "disse Laura Schaefer, um professor assistente de ciências geológicas na Escola de Energia da Terra e Ciências Ambientais de Stanford (Stanford Earth) e co-autor em um estudo caracterizando um planeta que foi publicado em Natureza 19 de agosto.

    As análises da equipe mostram que este planeta, LHS 3844b, localizado a 48,6 anos-luz de distância, é muito mais quente que a Terra e pode estar coberto por rochas vulcânicas escuras. Ele orbita uma estrela menor que o Sol em apenas 11 horas. A estrela é uma anã M - o tipo de estrela mais comum e de vida longa que poderia, portanto, hospedar uma alta porcentagem dos planetas da galáxia - e a atmosfera do planeta rochoso é a primeira em órbita de uma anã M a ser caracterizada. Os pesquisadores descobriram que o planeta tem pouca ou nenhuma atmosfera, e, portanto, não poderia suportar vida - uma descoberta importante para a compreensão de atmosferas de planetas rochosos semelhantes em torno de M. anões.

    O Stanford News Service conversou com Schaefer para entender mais sobre as descobertas e o que significam.

    Por que os cientistas querem explorar exoplanetas?

    Muito amplamente, é tentar entender melhor a formação de planetas. Nós entendemos em detalhes muito bons os planetas em nosso próprio sistema solar, mas isso nos dá apenas um instantâneo de como funciona a formação de planetas. Ao sair e encontrar planetas em torno de outras estrelas, descobrimos muitas coisas novas e malucas que não sabíamos que aconteceram quando os planetas se formaram. Por exemplo, encontramos uma classe de planetas que ninguém esperava que existisse, chamados Júpiteres quentes. Na verdade, esses são o primeiro tipo de exoplanetas descoberto.

    O outro objetivo principal com a observação de exoplanetas é encontrar outro planeta como a Terra que possa ter vida. Eu me concentro nos planetas rochosos menores, não os grandes gigantes gasosos. O objetivo é eventualmente encontrar um planeta no que chamamos de "zona habitável, "que é uma região do espaço orbital onde a água líquida pode ser estável na superfície de um planeta como a Terra.

    A animação deste artista retrata o exoplaneta LHS 3844b, que é 1,3 vezes a massa da Terra e orbita uma estrela anã M. Crédito:Stanford University

    Para determinar se um planeta tem vida, precisamos ser capazes de medir sua atmosfera e ver se a vida a influenciou, como sabemos que tem aqui na Terra, onde nossa atmosfera de oxigênio é produzida pela vida. Antes de a vida se espalhar na Terra, sua atmosfera era muito diferente. Então pensamos que se pudermos olhar para as atmosferas dos planetas na zona habitável e determinar do que são feitos, então talvez pudéssemos dizer se esses planetas têm vida. Este é o primeiro passo do bebê no caminho para fazer isso.

    Como a equipe mapeou a temperatura de um planeta tão distante?

    Ao observar o planeta em diferentes pontos ao longo de sua órbita, vemos diferentes frações do lado diurno do planeta. Se estamos olhando para a luz da estrela, vemos uma grande queda quando o planeta está passando na frente da estrela, que chamamos de trânsito. Conforme vai atrás da estrela, vemos um mergulho menor que chamamos de eclipse secundário. A quantidade dessa queda nos dá uma restrição na temperatura da superfície do planeta. Podemos também procurar variações na luz estelar que nos fornecem um mapa de temperatura com o lado diurno e o lado noturno.

    Podemos restringir a órbita muito bem; sabemos o quão perto está de sua estrela e sabemos o brilho da estrela, portanto, sabemos essencialmente quanta luz o planeta está recebendo da estrela. Usamos modelos da evolução da estrela para tentar entender quanta luz aquele planeta recebeu durante toda a sua vida.

    O que os dados revelaram sobre sua atmosfera?

    Uma atmosfera pode pegar o calor da estrela e movê-lo. Se o planeta não tem atmosfera, então você esperaria um grande contraste entre o lado diurno e o lado noturno. Duas assinaturas da atmosfera são uma mudança no ponto de temperatura mais alta e uma amplitude mais baixa dessa assinatura, o que indica que o calor está sendo movido. Com este planeta em particular - um dos primeiros planetas rochosos a partir do qual esse tipo de medição foi capaz de ser feito - encontramos um grande contraste de temperatura entre o lado diurno e noturno e nenhum deslocamento desse ponto de temperatura. Isso indicava que a atmosfera tinha que ser muito rarefeita.

    Minha contribuição foi então determinar se a atmosfera era estável executando modelos para observar quanta atmosfera o planeta poderia perder por uma série de parâmetros ao longo da vida do planeta. Se o planeta começou com aproximadamente a mesma quantidade de gases, como água e dióxido de carbono, como a Terra ou até mais do que isso, então ele teria perdido todos eles ao longo de sua vida devido ao aquecimento da atmosfera pela estrela e fazendo com que ela escapasse - esse é um dos mecanismos de escape da atmosfera. Vimos outro modelo que restringia a extremidade inferior da atmosfera que o planeta poderia ter e determinamos que essas finas atmosferas não são estáveis ​​neste planeta.

    Por que você concentra sua pesquisa em modelos de escape atmosférico?

    Comecei a trabalhar na compreensão das primeiras atmosferas planetárias há alguns anos, antes mesmo de começar a pós-graduação. Para mim, é um dos problemas mais interessantes porque é o estado inicial do planeta que parece realmente definir como ele evolui ao longo de sua vida. Isso é muito importante para a Terra, porque não sabemos muito sobre sua história inicial nos primeiros meio bilhão de anos - mas esse foi o período em que a vida começou. Portanto, minha perspectiva é que você deve começar do início. E isso realmente significa começar antes que o planeta se forme e tentar entender todos os processos que ocorrem na criação do planeta e o que define as condições iniciais das quais ele eventualmente evolui. Olhando para estes gostosos, exoplanetas rochosos, temos que testar nossa compreensão desses processos.


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