Um dos mundos do sistema TRAPPIST-1, situado a apenas 40 anos‑luz da Terra, pode estar envolto numa atmosfera capaz de sustentar condições favoráveis à vida.
Observações recentes e particularmente entusiasmantes com o JWST (Telescópio Espacial James Webb) revelam sinais compatíveis com um invólucro gasoso em TRAPPIST-1e - um exoplaneta com dimensões semelhantes às da Terra - que, em princípio, poderia ajudar a manter água líquida à superfície.
Ainda assim, a deteção é incerta e exige uma campanha de acompanhamento extensa para esclarecer o que está realmente a acontecer. Mesmo com essa ambiguidade, trata-se do avanço mais próximo até hoje na procura de uma “segunda Terra”.
“TRAPPIST-1e continua a ser um dos nossos planetas mais apelativos na zona habitável, e estes novos resultados aproximam-nos de perceber que tipo de mundo é”, afirma a astrónoma Sara Seager, do Massachusetts Institute of Technology (MIT), coautora de um dos dois artigos que descrevem as conclusões.
“A evidência que se afasta de atmosferas semelhantes às de Vénus e de Marte ajuda-nos a concentrar a atenção nos cenários que ainda permanecem em aberto.”
Porque a Terra é o modelo na procura de mundos habitáveis
Quando se procuram mundos potencialmente habitáveis fora do Sistema Solar, a Terra funciona como referência principal. Até ao momento, em todo o Universo observado, é o único local onde sabemos, com certeza, que a vida surgiu e prosperou.
Uma das características “à Terra” mais procuradas é a capacidade de manter água líquida - um elemento essencial para processos bioquímicos. Por isso, um primeiro filtro passa por identificar exoplanetas à distância certa da estrela: numa região onde a água não congele devido a frio extremo nem evapore por calor excessivo, isto é, na zona habitável.
Anunciado em 2016, o sistema TRAPPIST-1 gerou entusiasmo imediato precisamente por este motivo. A sua estrela, uma anã vermelha, alberga sete exoplanetas de composição rochosa (em vez de gigantes gasosos ou gelados), e vários deles encontram-se bem posicionados na zona habitável onde, teoricamente, pode existir água no estado líquido.
Zona habitável não chega: a importância de uma atmosfera
No entanto, cumprir a distância “certa” não basta. Para que a água permaneça líquida e não sublime - como acontece num vácuo mesmo a temperaturas compatíveis com habitabilidade - é necessária uma atmosfera que estabilize as condições à superfície.
É aqui que o sistema TRAPPIST-1 se torna particularmente desafiante. As anãs vermelhas são muito mais frias do que estrelas como o Sol, o que empurra a zona habitável para regiões muito mais próximas da estrela. Além disso, estas estrelas tendem a ser bastante mais ativas, com erupções frequentes; há muito que se especula que essa atividade pode ter removido atmosferas de planetas nas imediações.
Inspeções mais detalhadas a TRAPPIST-1d, outro mundo dentro da zona habitável, não encontraram qualquer sinal de atmosfera. Já TRAPPIST-1e está numa posição um pouco mais “confortável”, ligeiramente mais afastado da estrela.
O que o JWST observou em TRAPPIST-1e (trânsitos, equipas e análise)
Uma equipa liderada pelo astrónomo Néstor Espinoza, do Space Telescope Science Institute (STScI), e por Natalie Allen, da Universidade Johns Hopkins (EUA), recorreu ao JWST para analisar a luz da estrela TRAPPIST-1 enquanto TRAPPIST-1e passava em frente ao seu disco (durante o trânsito). O objetivo foi detetar variações subtis que possam denunciar não só a presença de uma atmosfera, mas também a sua composição.
Depois, uma segunda equipa, liderada pela astrofísica Ana Glidden, do MIT, interpretou os resultados para avaliar o seu significado físico.
No total, foram recolhidos dados de quatro trânsitos. A análise tornou-se mais complexa por ter sido necessário corrigir possíveis contaminações introduzidas pela própria atividade da estrela.
O desfecho, por agora, é quase frustrante: há pistas suficientes para justificar novas observações, mas não o bastante para uma conclusão definitiva.
“Estamos a ver duas explicações possíveis”, diz o astrofísico Ryan MacDonald, da Universidade de St Andrews (Reino Unido). “A hipótese mais entusiasmante é TRAPPIST-1e poder ter uma chamada atmosfera secundária, contendo gases pesados como o azoto. Mas as nossas observações iniciais ainda não permitem excluir a possibilidade de ser apenas uma rocha nua, sem atmosfera.”
O que a luz “denuncia”: composição atmosférica e cenários descartados
Caso o exoplaneta tenha mesmo atmosfera, Glidden e colegas já deram os primeiros passos para perceber o que poderá existir nesse envelope gasoso.
Quando a luz da estrela atravessa a atmosfera de um planeta, certos comprimentos de onda podem ser absorvidos e reemitidos pelos átomos e moléculas presentes nos gases. Ao procurar padrões no espectro - regiões mais “escuras” e mais “claras” - é possível inferir quais são esses constituintes.
Aqui, os dados afastam-se de um cenário com grande concentração de dióxido de carbono, o que tornaria improvável uma atmosfera parecida com a de Vénus ou Marte. Os resultados também não favorecem uma atmosfera rica no isótopo de hidrogénio deutério, com dióxido de carbono e metano muito fortes.
Em contrapartida, o espectro é compatível com uma atmosfera dominada por azoto molecular, com pequenas quantidades de dióxido de carbono e metano.
Isto é particularmente sugestivo: a atmosfera da Terra é composta, aproximadamente, por 78% de azoto molecular. Se estes indícios forem confirmados, TRAPPIST-1e poderá tornar-se o exoplaneta mais semelhante à Terra identificado até hoje. Ainda assim, esse “se” é decisivo. Felizmente, já estão previstas mais observações com o JWST, e os investigadores esperam conseguir confirmar ou excluir a presença de atmosfera num futuro próximo.
“Ainda estamos, de facto, nas fases iniciais de aprender que ciência extraordinária conseguimos fazer com o Webb. É impressionante medir detalhes da luz estelar em torno de planetas do tamanho da Terra a 40 anos‑luz e inferir como poderá ser esse lugar - e se a vida poderia ser possível ali”, afirma Glidden.
“Estamos numa nova era de exploração, e é muito emocionante fazer parte dela.”
O que poderá vir a seguir para TRAPPIST-1e na zona habitável
À medida que forem acumulados mais trânsitos, a precisão do espectro deverá melhorar, ajudando a separar melhor os sinais reais de atmosfera dos efeitos da variabilidade da anã vermelha. Em particular, mais dados podem reforçar (ou enfraquecer) a assinatura de azoto molecular e clarificar a presença residual de dióxido de carbono e metano.
Além disso, mesmo que uma atmosfera exista, a habitabilidade depende de fatores adicionais: a capacidade de reter gases ao longo do tempo, o impacto das erupções estelares na química atmosférica e a forma como a energia é redistribuída num planeta possivelmente em rotação sincronizada (com um lado permanentemente voltado para a estrela). Estes pontos não anulam o interesse do sinal - apenas sublinham como a interpretação exige cautela e múltiplas linhas de evidência.
Publicação
A investigação foi publicada em duas partes na revista The Astrophysical Journal Letters (em dois artigos).
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