p Astrônomos descobriram que um exoplaneta com mais de duas vezes o tamanho da Terra é potencialmente habitável, abrindo a busca por vida para planetas significativamente maiores do que a Terra, mas menores do que Netuno. p Uma equipe da Universidade de Cambridge usou a missa, raio, e dados atmosféricos do exoplaneta K2-18b e determinou que é possível para o planeta hospedar água líquida em condições habitáveis ​​sob sua atmosfera rica em hidrogênio. Os resultados são relatados em The Astrophysical Journal Letters .

p O exoplaneta K2-18b, 124 anos-luz de distância, é 2,6 vezes o raio e 8,6 vezes a massa da Terra, e orbita sua estrela dentro da zona habitável, onde as temperaturas podem permitir a existência de água líquida. O planeta foi objeto de significativa cobertura da mídia no outono de 2019, já que duas equipes diferentes relataram a detecção de vapor d'água em sua atmosfera rica em hidrogênio. Contudo, a extensão da atmosfera e as condições do interior permaneciam desconhecidas.

p "O vapor de água foi detectado na atmosfera de vários exoplanetas, mas, mesmo se o planeta estiver na zona habitável, isso não significa necessariamente que existam condições habitáveis ​​na superfície, "disse o Dr. Nikku Madhusudhan do Instituto de Astronomia de Cambridge, quem 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 água líquida pode existir sob a atmosfera. "

p Dado o grande tamanho do K2-18b, foi sugerido que seria mais como uma versão menor de Netuno do que uma versão maior da Terra. Espera-se que um 'mini-Netuno' tenha um significativo 'envelope' de hidrogênio em torno de uma camada de água de alta pressão, com um núcleo interno de rocha e ferro. Se o envelope de hidrogênio for muito grosso, a temperatura e a pressão na superfície da camada de água abaixo seriam altas demais para sustentar a vida.

p Agora, Madhusudhan e sua equipe mostraram que, apesar do tamanho do K2-18b, seu envelope de hidrogênio não é necessariamente muito espesso e a camada de água poderia ter as condições certas para sustentar a vida. Eles usaram as observações existentes da atmosfera, bem como a massa e o raio, para determinar a composição e estrutura da atmosfera e do interior usando modelos numéricos detalhados e métodos estatísticos para explicar os dados.

p Os pesquisadores confirmaram que a atmosfera é rica em hidrogênio, com uma quantidade significativa de vapor d'água. Eles também descobriram que os níveis de outros produtos químicos, como metano e amônia, eram mais baixos do que o esperado para tal atmosfera. Resta saber se esses níveis podem ser atribuídos a processos biológicos.

p A equipe então usou as propriedades atmosféricas como condições de contorno para modelos do interior planetário. Eles exploraram uma ampla gama de modelos que poderiam explicar as propriedades atmosféricas, bem como a massa e o raio do planeta. Isso permitiu-lhes obter a gama de condições possíveis no interior, incluindo a extensão do envelope de hidrogênio e as temperaturas e pressões na camada de água.

p "Queríamos saber a espessura do envelope de hidrogênio - a que profundidade o hidrogênio vai, "disse o co-autor Matthew Nixon, um Ph.D. estudante do Instituto de Astronomia. "Embora esta seja uma questão com várias soluções, mostramos que você não precisa de muito hidrogênio para explicar todas as observações juntas. "

p Os pesquisadores descobriram que a extensão máxima do envelope de hidrogênio permitido 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 em massa, semelhante à fração de massa da atmosfera da Terra. Em particular, uma série de cenários permite um mundo oceânico, com água líquida abaixo da atmosfera em pressões e temperaturas semelhantes às encontradas nos oceanos da Terra.

p Este estudo abre a busca por condições habitáveis ​​e bioassinaturas fora do sistema solar para exoplanetas que são significativamente maiores que a Terra, além de exoplanetas semelhantes à Terra. Adicionalmente, planetas como K2-18b são mais acessíveis para observações atmosféricas com instalações de observação atuais e futuras. As restrições atmosféricas obtidas neste estudo podem ser refinadas usando observações futuras com grandes instalações, como o próximo Telescópio Espacial James Webb.