Um novo estudo mostra como os produtos químicos na atmosfera de um exoplaneta podem, em alguns casos, revelar se a temperatura em suasuperfÍcie émuito alta para a águaem estado la­quido.

Em nosso sistema solar, os planetas são pequenos e rochosos (como a Terra) ou grandes e gasosos (como Netuno). Mas, em torno de outras estrelas, os astrônomos encontraram planetas que se situam no meio - mundos ligeiramente maiores do que a Terra, mas menores do que Netuno. Esses planetas podem tersuperfÍcies rochosas ou oceanos de águala­quida, mas a maioria provavelmente tera¡ atmosferas muitas vezes mais espessas que a da Terra e opacas.

No novo estudo, aceito no Astrophysical Journal Letters , os pesquisadores mostram como a química dessas atmosferas pode revelar pistas sobre o que estãopor baixo - especificamente, quais planetas são quentes demais para suportar oceanos de águala­quida. Visto que a águala­quida éum ingrediente necessa¡rio para a vida como a conhecemos, essa técnica pode ajudar os cientistas a restringir sua busca por exoplanetas potencialmente habita¡veis, ou planetas além do nosso sistema solar. Mais de 4.500 exoplanetas foram confirmados em nossa gala¡xia, com mais de 7.700 candidatos ainda a serem confirmados, mas os cientistas estimam que centenas de bilhaµes de exoplanetas existam em nossa gala¡xia.

Alguns telesca³pios espaciais da NASA equipados com espectra´metros podem revelar a composição química da atmosfera de um exoplaneta. Um perfil qua­mico da Terra não seria capaz de revelar fotos de, digamos, vacas ou humanos nasuperfÍcie do planeta, mas mostraria dia³xido de carbono e metano produzidos por mama­feros e oxigaªnio produzido por a¡rvores. Nenhum desses produtos químicos por si são seria um sinal de vida, mas em combinação eles apontariam para a possibilidade de que nosso planeta seja habitado.

O novo artigo mostra quais produtos químicos podem apontar para oceanos ocultos em exoplanetas entre 1,7 e 3,5 vezes o dia¢metro da Terra. Como Netuno tem cerca de quatro vezes o dia¢metro da Terra, esses planetas a s vezes são chamados de "sub-Netuno".

Uma espessa atmosfera em um planeta sub-Netuno reteria o calor nasuperfÍcie e aumentaria a temperatura. Se a atmosfera atinge um certo limite - normalmente cerca de 1.430 graus Fahrenheit (770 graus Celsius) - ela passara¡ por um processo chamado equila­brio termoqua­mico que muda seu perfil qua­mico. Depois que ocorre o equila­brio termoqua­mico - e assumindo que a atmosfera do planeta écomposta principalmente de hidrogaªnio, o que éta­pico de exoplanetas gasosos -, o carbono e o nitrogaªnio estara£o predominantemente na forma de metano e ama´nia.

Esses produtos químicos estariam em grande parte faltando em uma atmosfera mais fria e mais fina, onde o equila­brio termoqua­mico não ocorreu. Nesse caso, as formas dominantes de carbono e nitrogaªnio seriam dia³xido de carbono e moléculas de dois a¡tomos de nitrogaªnio.

Um oceano de águala­quida sob a atmosfera deixaria sinais adicionais, de acordo com o estudo, incluindo a ausaªncia de quase toda ama´nia perdida, que seria dissolvida no oceano. O gás ama´nia éaltamente solaºvel em a¡gua, dependendo do pH do oceano (seunívelde acidez). Em uma ampla gama de na­veis plausa­veis de pH ocea¢nico, os pesquisadores descobriram que a atmosfera deveria estar virtualmente livre de ama´nia quando háum oceano enorme embaixo dela.

Além disso, haveria mais dia³xido de carbono do que mona³xido de carbono na atmosfera ; em contraste, após o equila­brio termoqua­mico, deve haver mais mona³xido de carbono do que dia³xido de carbono, se houver quantidades detecta¡veis ​​de qualquer um deles.

"Se virmos as assinaturas do equila­brio termoqua­mico, concluiremos que o planeta équente demais para ser habita¡vel", disse Renyu Hu, pesquisador do Laborata³rio de Propulsão a Jato da NASA, que liderou o estudo. "Vice-versa, se não virmos a assinatura do equila­brio termoqua­mico e também as assinaturas do gás dissolvido em um oceano de águala­quida, consideraremos isso como um forte inda­cio de habitabilidade."

O telesca³pio espacial James Webb da NASA, com lana§amento previsto para 18 de dezembro, carregara¡ um espectra´metro capaz de estudar atmosferas de exoplanetas. Cientistas como Hu estãotrabalhando para prever que tipos de perfis químicos Webb vera¡ nessas atmosferas e o que eles podem revelar sobre esses mundos distantes. O observata³rio tem a capacidade de identificar sinais de equila­brio termoqua­mico em atmosferas sub-Netuno - em outras palavras, sinais de um oceano escondido - conforme identificado no artigo.

Amedida que Webb descobre novos planetas ou faz estudos mais aprofundados de planetas conhecidos, esta informação pode ajudar os cientistas a decidir quais deles são dignos de observações adicionais, especialmente se os cientistas querem ter como alvo planetas que possam abrigar vida.

"Nãotemos evidaªncias de observação direta para nos dizer quais são as caracteri­sticas físicas comuns dos sub-Neptunes", disse Hu. "Muitos deles podem ter atmosferas de hidrogaªnio massivas, mas alguns ainda podem ser 'planetas oceânicos." Espero que este artigo motive muito mais observações em um futuro pra³ximo para descobrir. "