Imagine o ano de 2158. Você está fazendo doutorado em vulcanologia planetária na Utopia University Planitia em Marte, sobrevivendo com ramen liofilizado enquanto procura o exoplaneta perfeito para estudar. Depois de explorar a lua vulcânica de Júpiter, Io, você precisará de um mundo rochoso fora do nosso sistema solar, com intenso vulcanismo impulsionado não pela gravidade, mas pelo calor escaldante de uma estrela próxima. Melhor ainda, precisa estar dentro de 50 anos-luz para manter sua missão de pesquisa mais rápida que a luz (FTL) dentro do orçamento.
Embora este cenário seja fictício, os astrônomos hoje já estudam um excelente candidato.
Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, os pesquisadores estudaram a super-Terra 55 Cancri e (55 Cnc e), um planeta extremamente rochoso localizado a cerca de 41 anos-luz da Terra. O planeta, que tem cerca de 1,88 raios terrestres e cerca de 8 massas terrestres, orbita o Sol, semelhante a uma estrela, em apenas 0,7 dias. Para efeito de comparação, Mercúrio gira em torno do nosso Sol em 88 dias.
Como 55 Cancri e orbita tão perto da sua estrela, os cientistas acreditam que a sua superfície é quente o suficiente para permanecer derretida. Seus resultados, que foram submetidos para publicação em Astronomia da naturezapode fornecer informações valiosas sobre como os exoplanetas de lava se formam e evoluem.
James Webb descobre uma atmosfera rica em hidrogênio
A equipe de pesquisa observou cinco eclipses de 55 Cancri e do JWST e comparou os resultados com modelos de longa data da evolução de exoplanetas rochosos. Esses modelos normalmente prevêem atmosferas ricas em monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2).
Em vez disso, as novas observações apontam para uma atmosfera contendo grandes quantidades de monóxido de carbono, quantidades relativamente pequenas de dióxido de carbono (CO2) e quantidades surpreendentemente grandes de hidrogénio.
Os pesquisadores também encontraram diferenças entre as cinco observações dos eclipses. Eles sugerem que essas variações podem ser causadas pela liberação de gases vulcânicos ou por nuvens formadas a partir de material ejetado do interior do planeta. Segundo os pesquisadores, essas nuvens podem resfriar temporariamente a superfície do planeta antes de serem dissipadas pela emissão de gases a longo prazo.
O estudo observa: “Uma vez que as atmosferas secundárias dos planetas rochosos são determinadas pela composição do interior e subsequente libertação de gases, a composição das suas atmosferas está directamente relacionada com o seu estado redox interno. A preferência por modelos ricos em hidrogénio, juntamente com as inversões acentuadas que produzem, sugere que um interior com fugacidade de oxigénio relativamente baixa corresponde à libertação de gases de um oceano de magma reduzido”.
O que a química do planeta mostra
O estado redox de um planeta descreve o equilíbrio químico entre oxigênio e hidrogênio/ferro em seu interior. Para 55 Cancri e, os resultados mostram que o hidrogénio é fortemente favorecido em relação ao oxigénio, o que ajuda a explicar porque é que o planeta parece ter uma atmosfera rica em hidrogénio.
Dado que a atmosfera pode espelhar o que está a acontecer nas profundezas do planeta, estas observações podem oferecer uma rara janela para a química do interior de um mundo alienígena.
Exoplanetas de lava estão se tornando mais comuns
O interesse em exoplanetas de lava cresceu rapidamente ao longo da última década, à medida que mais destes mundos extremos foram descobertos, embora o próprio 55 Cancri e tenha sido identificado pela primeira vez em 2004.
Outros exoplanetas de lava conhecidos incluem K2-141 b, L 98-59 d, TOI-561 b, HD 63433 d e CoRoT-7 b. Seus períodos orbitais são de aproximadamente 6,7 horas, 7,5 dias, 10,5 horas, 4,2 dias e 20,4 horas, respectivamente.
Tal como 55 Cancri e, estes planetas estão ligados por maré às suas estrelas hospedeiras e suportam temperaturas incomuns. Em 55 Cancri e, acredita-se que a rocha derretida esteja concentrada no lado permanentemente iluminado pelo sol. Outros mundos, como L 98-59 d, podem estar cobertos por um oceano global de magma que se assemelha à paisagem vulcânica da lua de Júpiter, Io.
Io vs Exoplanetas Lava
Embora os exoplanetas Io e lava possam partilhar um vulcanismo generalizado, as forças que impulsionam esta atividade são muito diferentes.
Os vulcões de Io são alimentados pelo aquecimento das marés. A imensa gravidade de Júpiter estica e comprime constantemente a pequena lua, libertando calor interno suficiente para alimentar erupções vulcânicas generalizadas.
Os exoplanetas de lava como o 55 Cancri e, por outro lado, aquecem principalmente porque orbitam muito perto das suas estrelas. O seu intenso calor estelar derrete as rochas na superfície e, como muitos destes mundos estão bloqueados pelas marés, as regiões fundidas podem permanecer concentradas no lado permanentemente iluminado pelo dia.
À medida que os astrônomos continuam a usar observatórios poderosos como o JWST, 55 Cancri e e outros mundos de lava podem revelar ainda mais sobre a formação, evolução e interiores ocultos de alguns dos planetas rochosos mais extremos já descobertos.
