Um estudo liderado pela Universidade de Oxford identificou um novo tipo de planeta além do nosso Sistema Solar – um planeta que armazena grandes quantidades de enxofre nas profundezas de um oceano permanente de magma. As descobertas foram publicadas hoje na revista Nature Astronomy .

O exoplaneta (um planeta que orbita uma estrela fora do Sistema Solar), conhecido como L 98-59 d, orbita uma pequena estrela vermelha a cerca de 35 anos-luz da Terra. Observações recentes do Telescópio Espacial James Webb (JWST) e de observatórios terrestres sugeriram algo incomum: o planeta tem uma densidade especialmente baixa, considerando seu tamanho (que é cerca de 1,6 vezes o da Terra) e contém quantidades significativas de sulfeto de hidrogênio em sua atmosfera.

Até agora, os astrônomos teriam classificado um planeta como este em uma de duas categorias conhecidas: ou uma "anã gasosa" rochosa com uma atmosfera de hidrogênio, ou um mundo rico em água, composto por oceanos profundos e gelo. Mas essas novas descobertas revelam que L 98-59 d não se encaixa em nenhuma dessas descrições; em vez disso, parece pertencer a uma classe de planeta completamente diferente, contendo moléculas pesadas de enxofre.

Utilizando simulações computacionais avançadas, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Oxford, da Universidade de Groningen, da Universidade de Leeds e da ETH Zurich reconstruiu a história do planeta desde pouco depois de seu nascimento até os dias atuais — um período de quase cinco bilhões de anos. Ao conectar diretamente observações telescópicas a esses modelos físicos detalhados dos interiores e atmosferas planetárias, eles conseguiram determinar o que deve estar acontecendo nas profundezas do planeta.

Os resultados revelam que o manto de L 98-59 d provavelmente é composto de silicato fundido (semelhante à lava na Terra), com um oceano de magma global que se estende por milhares de quilômetros abaixo da superfície. Esse vasto reservatório de magma fundido permite que o planeta armazene quantidades extremamente grandes de enxofre em seu interior, ao longo de escalas de tempo geológicas. O oceano de magma também ajuda L 98-59 d a reter uma atmosfera densa e rica em hidrogênio, contendo gases sulfurosos como o sulfeto de hidrogênio (H?S). Normalmente, essa atmosfera se perderia para o espaço ao longo do tempo, devido à radiação de raios X produzida pela estrela hospedeira.

Ao longo de bilhões de anos, as trocas químicas entre seu interior fundido e sua atmosfera moldaram o que os telescópios observam hoje em L 98-59 d. Os pesquisadores sugerem que L 98-59 d pode ser o primeiro membro reconhecido de uma população mais ampla de planetas sulfurosos ricos em gás que sustentam oceanos de magma de longa duração. Se for esse o caso, a diversidade de mundos em nossa galáxia pode ser ainda maior do que se imaginava.

O autor principal, Dr. Harrison Nicholls (Departamento de Física, Universidade de Oxford), disse: "Esta descoberta sugere que as categorias que os astrônomos usam atualmente para descrever pequenos planetas podem ser muito simplistas. Embora seja improvável que este planeta derretido abrigue vida, ele reflete a grande diversidade de mundos que existem além do Sistema Solar. Podemos então nos perguntar: que outros tipos de planeta estão esperando para serem descobertos?"

Observações do JWST feitas em 2024 apontaram para a presença de dióxido de enxofre, entre outros gases sulfurosos, na alta atmosfera de L 98-59 d. Os novos modelos da equipe mostram que esses gases podem ser criados quando a luz ultravioleta da estrela hospedeira, a anã vermelha L 98-59, desencadeia reações químicas. Ao mesmo tempo, o oceano de magma abaixo atua como um reservatório massivo para tamponar esses gases voláteis, armazenando-os e liberando-os ao longo de bilhões de anos após a formação do planeta. Essa combinação de armazenamento profundo de voláteis em seu interior e a química atmosférica impulsionada pela radiação ultravioleta explica as propriedades notáveis do planeta.

De acordo com as simulações, L 98-59 d provavelmente se formou com uma quantidade muito grande de material volátil e pode ter tido, em algum momento, uma aparência mais semelhante à de um planeta sub-Netuno maior. Ao longo de bilhões de anos, ele encolheu gradualmente à medida que esfriava e perdia parte de sua atmosfera. É importante ressaltar que os oceanos de magma representam os estados iniciais universais de todos os planetas rochosos (incluindo a Terra e Marte), portanto, novos conhecimentos sobre a física dos oceanos de magma podem nos informar sobre o nosso próprio mundo e sua história primordial.

O coautor, Professor Raymond Pierrehumbert (Departamento de Física, Universidade de Oxford), afirmou: "O mais empolgante é que podemos usar modelos computacionais para desvendar o interior oculto de um planeta que jamais visitaremos. Embora os astrônomos só possam medir o tamanho, a massa e a composição atmosférica de um planeta à distância, esta pesquisa demonstra que é possível reconstruir o passado remoto desses mundos alienígenas — e descobrir tipos de planetas sem equivalente em nosso próprio Sistema Solar."

Uma grande quantidade de novos dados está sendo fornecida pelo JWST, e mais estão por vir das futuras missões Ariel e PLATO. A equipe de pesquisa pretende aplicar suas simulações a essas novas medições, usando métodos de aprendizado de máquina, para mapear a diversidade de mundos além do Sistema Solar e estabelecer conexões com suas histórias iniciais. Ao fazer isso, aprenderemos sobre como os planetas se formam, como evoluem e, assim, definiremos expectativas sobre quais podem ser habitáveis (ou não).

O Dr. Richard Chatterjee (Universidade de Leeds/Universidade de Oxford) afirmou: "Nossos modelos computacionais simulam vários processos planetários, permitindo-nos efetivamente retroceder no tempo e compreender como este exoplaneta rochoso incomum, L 98-59 d, evoluiu. O gás sulfeto de hidrogênio, responsável pelo cheiro de ovos podres, parece desempenhar um papel fundamental. Mas, como sempre, mais observações são necessárias para entender este planeta e outros semelhantes. Investigações futuras podem revelar que planetas com odores bastante fortes são surpreendentemente comuns."