Astrônomos da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, descobriram que um exoplaneta com mais do dobro do tamanho da Terra é potencialmente habitável, abrindo a busca de vida em mundos significativamente maiores que o nosso planeta, mas menores que Netuno. Os cientistas usaram a massa, o raio e os dados atmosféricos de K2-18b e determinaram que é possível que ele hospede água líquida sob sua atmosfera rica em hidrogênio. Os resultados foram publicados no The Astrophysical Journal Letters.
O exoplaneta K2-18b, a 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 uma cobertura significativa da mídia no outono de 2019, quando duas equipes diferentes relataram a detecção de vapor de água em sua atmosfera rica em hidrogênio. No entanto, a extensão da atmosfera e as condições do interior dessa super-Terra continuavam desco- nhecidas.
“O vapor de água foi detectado na atmosfera de vários exoplanetas, mas, mesmo que o planeta esteja na zona habitável, isso não significa necessariamente que haja condições de abrigar vida na superfície”, explica Nikku Madhusudhan, do Instituto de Astronomia Cambridge e líder da nova pesquisa. “Para estabelecer as perspectivas de habitabilidade, é importante obter um entendimento unificado das condições interiores e atmosféricas do planeta – em particular, se a água líquida pode existir sob a atmosfera.”
Dado o tamanho grande de K2-18b, foi sugerido que ele seria mais uma versão menor de Netuno do que uma maior da Terra. Espera-se que um “mini-Netuno” tenha uma quantidade significativa de hidrogênio ao redor de uma camada de água de alta pressão, com um núcleo interno de rocha e ferro. Se a camada de hidrogênio for muito espessa, a temperatura e a pressão na superfície da água abaixo dela seriam muito altas para sustentar a vida.
Agora, Madhusudhan e os demais cientistas mostraram que, apesar do tamanho, a camada de hidrogênio de K2-18b não é necessariamente muito espessa, abrindo a possibilidade de a água líquida ter as condições certas para sustentar a vida. Os cientistas usaram as observações já existentes do exoplaneta para determinar a composição e a estrutura da atmosfera e do interior dele, usando modelos numéricos detalhados e métodos estatísticos para explicar os dados.
Os pesquisadores confirmaram que a atmosfera é rica em hidrogênio, com uma quantidade significativa de vapor de água. Eles também descobriram que os níveis de outras substâncias químicas, como metano e amônia, estavam abaixo do esperado. Ainda não se sabe se isso tem alguma relação com processos biológicos.
A equipe, então, usou as propriedades atmosféricas do exoplaneta para estimar o conteúdo e as características do seu interior. Os cientistas exploraram uma ampla gama de modelos que poderiam explicar as propriedades atmosféricas, bem como a massa e o raio do planeta. Isso lhes permitiu chegar a uma série de possíveis condições de K2-18b, incluindo a extensão da camada de hidrogênio e as temperaturas e pressões na camada de água.
“Queríamos saber qual a profundidade do hidrogênio”, disse o coautor Matthew Nixon, estudante de doutorado do Instituto de Astronomia. “Embora essa seja uma pergunta com várias soluções, mostramos que não precisamos de muito hidrogênio para explicar todas as observações juntas.” Os pesquisadores descobriram que a extensão máxima da camada do gás é de cerca de 6% da massa do planeta, embora a maioria dos modelos exija muito menos que isso para que seja habitável. A quantidade mínima do elemento é de cerca de um milionésimo em massa, semelhante à fração de massa da atmosfera da Terra. Em particular, vários cenários permitem imaginar um mundo oceânico, com água líquida abaixo da atmosfera a pressões e temperaturas semelhantes às encontradas nos oceanos terrestres.
Segundo os autores, o estudo abre a possibilidade de se buscarem condições habitáveis e de assinaturas biológicas fora do Sistema Solar para exoplanetas significativamente maiores que a Terra – até agora, pesquisas do tipo só consideravam aqueles com tamanho similar ao do nosso pla- neta. Além disso, mundos como K2-18b são mais acessíveis a observações atmosféricas, com instrumentos de observação atuais e planejados para entrar em operação em um futuro próximo, como o telescópio espacial James Webb.
Marte sob nova ótica
Um artigo publicado na revista Science Advances descreve novas ferramentas analíticas que serão usadas para desvendar a história enigmática da atmosfera de Marte e, consequentemente, tentar responder se a vida já foi possível no planeta vizinho. De acordo com o estudo, isso poderá ajudar os astrobiólogos a entender a alcalinidade, o pH e o teor de nitrogênio das antigas águas marcianas e, por extensão, a composição de dióxido de carbono da atmosfera antiga planetária.
O Marte de hoje está muito frio para ter água líquida em sua superfície, um requisito para hospedar a vida como a conhecemos. “Nos perguntamos se havia vida em Marte bilhões de anos atrás (...) Existem evidências impressionantes de que o planeta tinha oceanos de água líquida há cerca de 4 bilhões de anos”, observa Tim Lyons, professor de biogeoquímica da Universidade da Califórnia, em Riverside. A questão central para os astrobiólogos é como isso foi possível. O Planeta Vermelho está mais distante do Sol do que a Terra, e, bilhões de anos atrás, o Sol gerou menos calor do que hoje.
“Para aquecer o planeta com água de superfície líquida, é provável que sua atmosfera precise de uma quantidade imensa de gases de efeito estufa, especificamente dióxido de carbono”, explica Chris Tino, estudante de graduação da UCR e coprimeiro autor do artigo, com Eva Stüeken, professora da Universidade de St. Andrews.
Como é impossível mostrar a atmosfera de Marte de bilhões de anos para descobrir seu conteúdo de CO2, a equipe concluiu que um local na Terra cuja geologia e química tenham semelhanças com a superfície marciana pode fornecer algumas das peças que faltam. Eles o encontraram na cratera Nordlinger Ries, no Sul da Alemanha.
Formada há cerca de 15 milhões de anos, depois de ter sido atingida por um meteorito, ela apresenta camadas de rochas e minerais mais bem preservados do que em qualquer lugar da Terra. Por enquanto, as amostras das crateras de Ries demonstram pH e alcalinidade altos. Segundo Tino, o pH é um dos marcadores-chave no cálculo de dióxido de carbono na atmosfera. Pesquisas futuras com o material alemão deverão indicar se, sob essas condições, Marte poderia ter CO2 suficientemente alto para liquefazer a água, permitindo a existência de alguma forma de vida.
Exoplaneta
» 124 anos-luz de distância
» 2,6 o raio da Terra
» 8,6 vezes a massa do nosso planeta