Uma equipe internacional de cientistas, usando o telesca³pio terrestre Observatório Gemini no Chile, éa primeira a medir diretamente a quantidade de águae mona³xido de carbono na atmosfera de um planeta em outro sistema solar a cerca de 340 anos-luz de distância.

A equipe éliderada pelo Professor Assistente Michael Line da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da Universidade do Estado do Arizona, e os resultados foram publicados recentemente na revista Nature .

Existem milhares de planetas conhecidos fora de nosso pra³prio sistema solar (chamados exoplanetas). Os cientistas usam telesca³pios espaciais e telesca³pios terrestres para examinar como esses exoplanetas se formam e como eles são diferentes dos planetas em nosso pra³prio sistema solar.

Para este estudo, Line e sua equipe se concentraram no planeta "WASP-77Ab", um tipo de exoplaneta chamado "Jaºpiter quente" porque eles são como o Jaºpiter do nosso sistema solar, mas com uma temperatura acima de 2.000 graus Fahrenheit.

Eles então se concentraram em medir a composição de sua atmosfera para determinar quais elementos estãopresentes, em comparação com a estrela que orbita.

"Por causa de seus tamanhos e temperaturas, os Jaºpiteres quentes são excelentes laboratórios para medir gases atmosfanãricos e testar nossas teorias de formação de planetas", disse Line.

Embora ainda não possamos enviar Espaçonaves a planetas além do nosso sistema solar, os cientistas podem estudar a luz de exoplanetas com telesca³pios. Os telesca³pios que eles usam para observar essa luz podem estar no Espaço, como o Telescópio Espacial Hubble, ou no solo, como os telesca³pios do Observatório Gemini.

Line e sua equipe estiveram amplamente envolvidos na medição das composições atmosfanãricas de exoplanetas usando o Hubble, mas obter essas medições foi um desafio. Nãohápenas uma competição acirrada pelo tempo de telesca³pio, os instrumentos do Hubble apenas medem água(ou oxigaªnio) e a equipe também precisava coletar medições de mona³xido de carbono (ou carbono).

Foi aqui que a equipe se voltou para o telesca³pio Gemini South.

"Precisa¡vamos tentar algo diferente para responder a s nossas perguntas", disse Line. "E nossa análise das capacidades da Gemini South indicou que podera­amos obter medições atmosfanãricas ultraprecisas."

Gemini South éum telesca³pio de 8,1 metros de dia¢metro localizado em uma montanha nos Andes chilenos chamada Cerro Pacha³n, onde o ar muito seco e a cobertura insignificante de nuvens o tornam um local privilegiado para o telesca³pio. a‰ operado pelo NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) da National Science Foundation.

Usando o telesca³pio Gemini South, com um instrumento chamado Immersion GRating Infrared Spectrometer (IGRINS), a equipe observou o brilho tanãrmico do exoplaneta enquanto orbitava sua estrela hospedeira. A partir desse instrumento, eles coletaram informações sobre a presença e as quantidades relativas de diferentes gases em sua atmosfera.

Como os satanãlites meteorola³gicos e clima¡ticos que são usados ​​para medir a quantidade de vapor d' águae dia³xido de carbono na atmosfera da Terra, os cientistas podem usar espectra´metros e telesca³pios, como o IGRINS em Gaªmeos Sul, para medir as quantidades de diferentes gases em outros planetas.

"Tentar descobrir a composição das atmosferas planeta¡rias écomo tentar resolver um crime com impressaµes digitais", disse Line. "Uma impressão digital borrada realmente não restringe muito, mas uma impressão digital muito boa e limpa fornece um identificador exclusivo de quem cometeu o crime."

Enquanto o Telescópio Espacial Hubble forneceu a  equipe talvez uma ou duas impressaµes digitais difusas, o IGRINS em Gemini South forneceu a  equipe um conjunto completo de impressaµes digitais perfeitamente claras.

E com medições claras de águae mona³xido de carbono na atmosfera do WASP-77Ab, a equipe foi então capaz de estimar as quantidades relativas de oxigaªnio e carbono na atmosfera do exoplaneta.

"Esses valores estavam de acordo com nossas expectativas e são quase os mesmos da estrela anfitria£", disse Line.

A obtenção de abunda¢ncias de gás ultraprecisas em atmosferas de exoplanetas não éapenas uma importante conquista técnica, especialmente com um telesca³pio terrestre , mas também pode ajudar os cientistas a procurar por vida em outros planetas.

"Este trabalho representa uma demonstração de pioneiros de como iremos medir gases de bioassinatura como oxigaªnio e metano em mundos potencialmente habita¡veis ​​em um futuro não muito distante", disse Line.

O que Line e a equipe esperam fazer a seguir érepetir esta análise para muitos mais planetas e construir uma "amostra" de medições atmosfanãricas em pelo menos mais 15 planetas.

"Estamos agora no ponto em que podemos obter precisaµes de abunda¢ncia de gás compara¡veis ​​a queles planetas em nosso pra³prio sistema solar. Medir a abunda¢ncia de carbono e oxigaªnio (e outros elementos) nas atmosferas de uma amostra maior de exoplanetas fornece um contexto muito necessa¡rio para compreender as origens e evolução de nossos pra³prios gigantes gasosos como Jaºpiter e Saturno ", disse Line.

Eles também aguardam ansiosamente o que os futuros telesca³pios sera£o capazes de oferecer.

"Se pudermos fazer isso com a tecnologia de hoje, pense no que seremos capazes de fazer com os telesca³pios emergentes como o Telescópio Gigante de Magalha£es", disse Line. "a‰ uma possibilidade real que possamos usar esse mesmo manãtodo atéo final desta década para farejar assinaturas potenciais de vida, que também contem carbono e oxigaªnio, em planetas rochosos semelhantes a  Terra além de nosso pra³prio sistema solar."