Um estudo liderado pelo Southwest Research Institute modelou a química do TOI-270 d, um exoplaneta com tamanho entre a Terra e Netuno, encontrando evidências de que poderia ser um planeta rochoso gigante envolto em uma atmosfera espessa e quente. O TOI-270 d está a apenas 73 anos-luz da Terra e pode servir como uma "Pedra de Roseta" para a compreensão de toda uma classe de novos planetas.

Exoplanetas orbitam estrelas fora do nosso sistema solar. Subnetunos são planetas com tamanho entre o maior planeta rochoso do nosso sistema solar, a Terra, e o menor gigante gasoso, Netuno.

"A natureza dos subnetunos é um dos tópicos mais quentes da ciência exoplanetária", disse o Dr. Christopher Glein, do SwRI, primeiro autor de um artigo aceito para publicação no Astrophysical Journal e disponível no servidor de pré-impressão arXiv .

Cientistas propuseram que exoplanetas subnetunianos orbitando na zona habitável , onde água líquida pode existir na superfície dos planetas, poderiam ser mundos oceânicos massivos com atmosferas finas e ricas em hidrogênio, chamados de mundos "hiceanos" (oceanos de hidrogênio). Por exemplo, o planeta K2-18 b era considerado um mundo hiceano. No entanto, dados recentes do Telescópio Espacial James Webb (JWST) do TOI-270 d mostram que um modelo mais simples, baseado em um interior rochoso gigante (super-Terra) envolto por uma atmosfera espessa e quente, pode explicar melhor os dados.

"A busca por mundos habitáveis ??continua. Os dados do JWST sobre TOI-270 d coletados por Bjorn Benneke e sua equipe são revolucionários", disse Glein.

"Fiquei chocado com o nível de detalhes que eles extraíram da atmosfera de um exoplaneta tão pequeno , o que nos proporciona uma oportunidade incrível de aprender a história de um planeta totalmente alienígena. Com moléculas como o dióxido de carbono , metano e água detectadas, podemos começar a fazer geoquímica para entender como esse mundo incomum se formou.

O JWST da NASA detectou gases que indicam temperaturas acima de 1.000 graus Fahrenheit — mais quentes que a superfície de Vênus. O novo modelo geoquímico ilustra como os gases passam por um processo de equilíbrio nessas temperaturas e são então lançados para cima, onde o JWST pode detectá-los.

Cientistas têm se perguntado sobre a falta de amônia nas atmosferas de subnetunos temperados. Modelos anteriores sugeriram que a amônia deveria ser produzida em atmosferas espessas e quentes, ricas em gás hidrogênio.

Este novo trabalho apresenta uma perspectiva integrada para explicar como a amônia se esgota por meio de combinações de processos planetários, incluindo a produção de nitrogênio gasoso em altas temperaturas e a dissolução de amônia em um oceano superaquecido de rocha derretida na superfície do planeta. A equipe de Glein também descobriu que o próprio planeta é provavelmente pobre em nitrogênio, pois os blocos de construção sólidos dos planetas, como meteoritos condríticos, são tipicamente pobres em nitrogênio.

"Vejo muitos paralelos entre a ciência planetária e a biologia", disse Glein. "Um conjunto básico de blocos de construção e regras para interações resulta em uma explosão de formas diversas. Estamos começando a ver parte dessa diversidade transparecer nas assinaturas composicionais do JWST."

Este estudo demonstra que a geoquímica exoplanetária agora se aproxima de um nível de sofisticação comparável ao alcançado em nosso próprio sistema solar. Ferramentas geoquímicas desenvolvidas para o sistema solar agora podem ser aplicadas a atmosferas de exoplanetas. Esses estudos fornecem novos insights sobre temperaturas atmosféricas, possíveis oceanos de magma e as origens das atmosferas planetárias.

"Queríamos pintar um quadro mais completo do funcionamento interno e da história de um exoplaneta, abordando o problema de diversas maneiras", disse Glein. "Da última vez que verifiquei, havíamos descoberto mais de 5.800 exoplanetas confirmados. TOI-270 d é apenas um deles. Vai ser muito interessante ver o que o próximo exoplaneta nos reserva."