Em fevereiro de 2017, o mundo ficou surpreso ao saber que os astrônomos - usando dados do telescópio TRAPPIST no Chile e do Telescópio Espacial Spitzer - haviam identificado um sistema de sete exoplanetas rochosos no sistema TRAPPIST-1. Como se isso não fosse encorajador o suficiente para entusiastas de exoplanetas, também foi indicado que três dos sete planetas orbitaram dentro da zona habitável circunstancial das estrelas (também conhecida como "Zona Cachinhos Dourados").
Desde então, esse sistema tem sido foco de consideráveis pesquisas e pesquisas de acompanhamento para determinar se algum de seus planetas pode ou não ser habitável. Intrínseca a esses estudos tem sido a questão de saber se os planetas têm ou não água líquida em suas superfícies. Mas, de acordo com um novo estudo de uma equipe de astrônomos americanos, os planetas do TRAPPIST podem realmente ter muita água para sustentar a vida.
O estudo, intitulado "Migração interna dos planetas TRAPPIST-1 como inferido de suas composições ricas em água", apareceu recentemente na revista Astronomia da natureza. O estudo foi liderado por Cayman T. Unterborn, geólogo da Escola de Exploração da Terra e do Espaço (SESE), e incluiu Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (também do SESE) e Natalie R. Hinkel - astrofísica da Universidade Vanderbilt Nashville.
Como observado, vários estudos foram realizados que procuraram determinar se algum dos planetas TRAPPIST-1 poderia ser habitável. E enquanto alguns enfatizaram que não seriam capazes de manter suas atmosferas por muito tempo devido ao fato de orbitarem uma estrela variável e propensa a queimar (como todas as anãs vermelhas), outros estudos encontraram evidências de que o sistema poderia seja rico em água e ideal para trocar vidas.
Para o bem de seu estudo, a equipe usou dados de pesquisas anteriores que tentaram restringir a massa e o diâmetro dos planetas do TRAPPIST-1 para calcular suas densidades. Muito disso veio de um conjunto de dados chamado Catálogo Hypatia (desenvolvido pelo autor contribuinte Hinkel), que mescla dados de mais de 150 fontes literárias para determinar a abundância estelar de estrelas próximas ao Sol.
Usando esses dados, a equipe construiu modelos de composição de raio de massa para determinar o conteúdo volátil de cada um dos planetas TRAPPIST-1. O que eles notaram é que os planetas TRAPPIST são tradicionalmente leves para corpos rochosos, indicando um alto conteúdo de elementos voláteis (como a água). Em mundos de baixa densidade semelhante, geralmente se pensa que o componente volátil assume a forma de gases atmosféricos.
Mas, como Unterborn explicou em uma notícia recente do SESE, os planetas TRAPPIST-1 são uma questão diferente:
“[Os] planetas TRAPPIST-1 são muito pequenos em massa para aguentar gás suficiente para compensar o déficit de densidade. Mesmo se eles conseguissem segurar o gás, a quantidade necessária para compensar o déficit de densidade tornaria o planeta muito mais inchado do que vemos. ”
Por causa disso, Unterborn e seus colegas determinaram que o componente de baixa densidade neste sistema planetário tinha que ser água. Para determinar quanta água havia, a equipe usou um pacote de software exclusivo desenvolvido conhecido como ExoPlex. Este software usa calculadoras de física mineral de última geração que permitiram à equipe combinar todas as informações disponíveis sobre o sistema TRAPPIST-1 - não apenas a massa e o raio de planetas individuais.
O que eles descobriram foi que os planetas internos (b e c) eram mais "secos" - com menos de 15% de água em massa - enquanto os planetas externos (f e g) tinham mais de 50% de água em massa. Em comparação, a Terra possui apenas 0,02% de água em massa, o que significa que esses mundos têm o equivalente a centenas de oceanos do tamanho da Terra em seu volume. Basicamente, isso significa que os planetas TRAPPIST-1 podem ter muita água para sustentar a vida. Como Hinkel explicou:
“Normalmente pensamos que ter água líquida em um planeta é uma maneira de começar a vida, já que a vida, como a conhecemos na Terra, é composta principalmente de água e requer que ela viva. No entanto, um planeta que é um mundo da água ou que não tem superfície acima da água não possui os importantes ciclos geoquímicos ou elementares que são absolutamente necessários para a vida. ”
Essas descobertas não são um bom presságio para aqueles que acreditam que estrelas do tipo M são o lugar mais provável para ter planetas habitáveis em nossa galáxia. As anãs vermelhas não são apenas o tipo mais comum de estrela no Universo, respondendo por 75% das estrelas apenas na Via Láctea, várias que são relativamente próximas ao nosso Sistema Solar têm um ou mais planetas rochosos em órbita.
Além do TRAPPIST-1, eles incluem as super-terras descobertas em torno do LHS 1140 e GJ 625, os três planetas rochosos descobertos em torno do Gliese 667 e Proxima b - o exoplaneta mais próximo do nosso Sistema Solar. Além disso, uma pesquisa realizada usando o espectrógrafo HARPS no Observatório La Silla do ESO em 2012 indicou que poderia haver bilhões de planetas rochosos orbitando dentro das zonas habitáveis de estrelas anãs vermelhas na Via Láctea.
Infelizmente, essas descobertas mais recentes indicam que os planetas do sistema TRAPPIST-1 não são favoráveis à vida. Além do mais, provavelmente não haveria vida suficiente para produzir bioassinaturas que seriam observáveis em suas atmosferas. Além disso, a equipe também concluiu que os planetas TRAPPIST-1 devem ter formado o pai longe de sua estrela e migrado para o interior ao longo do tempo.
Isso foi baseado no fato de que os planetas TRAPPIST-1, ricos em gelo, estavam muito mais próximos da "linha de gelo" da estrela do que os mais secos. Em qualquer sistema solar, os planetas que estão dentro dessa linha serão mais rochosos, pois sua água vaporizará ou condensará para formar oceanos em suas superfícies (se houver uma atmosfera suficiente). Além dessa linha, a água assumirá a forma de gelo e poderá ser acumulada para formar planetas.
A partir de suas análises, a equipe determinou que os planetas do TRAPPIST-1 devem ter se formado além da linha de gelo e migrado para a estrela hospedeira para assumir suas órbitas atuais. No entanto, como as estrelas do tipo M (anã vermelha) são conhecidas por serem mais brilhantes após a primeira forma e escurecerem com o tempo, a linha de gelo também teria se movido para dentro. Como explicou o co-autor Steven Desch, até que ponto os planetas migraram dependeria, portanto, de quando se formaram.
"Quanto mais cedo os planetas se formavam, mais longe da estrela eles precisavam se formar para ter tanto gelo", disse ele. Com base no tempo que os planetas rochosos levam para se formar, a equipe estimou que os planetas deviam estar originalmente duas vezes mais longe de sua estrela do que estão agora. Embora existam outras indicações de que os planetas neste sistema migraram ao longo do tempo, este estudo é o primeiro a quantificar a migração e usar os dados de composição para mostrá-la.
Este estudo não é o primeiro a indicar que os planetas que orbitam estrelas anãs vermelhas podem ser de fato "mundos aquáticos", o que significaria que planetas rochosos com continentes em suas superfícies são algo relativamente raro. Ao mesmo tempo, outros estudos foram conduzidos, indicando que é provável que tais planetas tenham dificuldade em manter suas atmosferas, indicando que não permaneceriam no mundo da água por muito tempo.
Entretanto, até que possamos dar uma olhada melhor nesses planetas - o que será possível com a implantação de instrumentos da próxima geração (como o Telescópio Espacial James Webb) - seremos forçados a teorizar sobre o que não sabemos, com base no que fazemos. Aprendendo lentamente mais sobre esses e outros exoplanetas, nossa capacidade de determinar onde devemos procurar vida além do nosso Sistema Solar será aprimorada.
