Todas as manhãs, no exoplaneta gigante WASP-94A b, nuvens feitas de minerais rochosos se acumulam no céu. À noite, essas nuvens desapareceram.
Usando observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos descobriram este dramático ciclo climático diurno em um mundo distante a quase 700 anos-luz de distância, na constelação Microscopia. Estas descobertas marcam uma das primeiras vezes que os cientistas observaram diretamente a circulação de nuvens num exoplaneta de Júpiter Quente.
A descoberta também deu aos investigadores uma imagem muito mais clara da atmosfera do planeta, ajudando-os a compreender melhor do que é feito o mundo e como o clima se comporta. O estudo foi publicado na revista Ciência.
“Há 20 anos que observo exoplanetas e a nebulosidade geral tem sido uma pedra no nosso pé. Há muito tempo que sabemos que as nuvens são omnipresentes nos planetas de Júpiter Quente, o que é irritante porque é como tentar olhar para um planeta através de uma janela embaciada,” disse o co-autor e programa PI David Singh, Professor Emérito de Ciências da Terra e Planetárias da Bloomberg. na Johns Hopkins. “Não só conseguimos clarear a visão, mas também podemos finalmente determinar de que são feitas as nuvens e como elas se condensam e evaporam à medida que se movem ao redor do planeta.”
Condições meteorológicas extremas em WASP-94A b
Para estudar WASP-94A b, os cientistas observaram o planeta enquanto este passava em frente da sua estrela hospedeira. Durante este trânsito, o JWST foi capaz de sondar separadamente as bordas dianteira e traseira do planeta à medida que ele se movia através da luz das estrelas.
A vanguarda é o lado matinal do planeta, onde os ventos atmosféricos transportam o ar do lado noturno mais frio para o lado diurno quente. A borda posterior atua como o lado noturno, onde o ar volta para o lado escuro.
As observações revelaram uma diferença marcante entre as condições da manhã e da noite. O lado da manhã estava repleto de nuvens feitas de silicato de magnésio, um mineral comumente encontrado nas rochas da Terra. A noite, porém, parecia quase sem nuvens.
Os pesquisadores sugerem que existem duas explicações possíveis para o desaparecimento das nuvens. Uma ideia é que os ventos fortes arrastam as nuvens para as profundezas da atmosfera do planeta no lado diurno escaldante, escondendo-as efetivamente da vista. Outra possibilidade é que as nuvens evaporem quando a temperatura ultrapassa os 1.000 graus, semelhante à neblina matinal que desaparece na Terra, mas sob condições muito mais extremas.
“Foi uma grande surpresa. As pessoas esperavam algumas diferenças, como quando está mais frio pela manhã do que à noite – é algo natural que experimentamos aqui na Terra”, disse Singh. “Mas o que vimos foi uma verdadeira dicotomia entre o clima em ambos os lados do planeta e as enormes diferenças na cobertura de nuvens, e isso está a mudar toda a nossa imagem do planeta.”
James Webb olha para nuvens alienígenas
O céu noturno mais claro deu aos cientistas uma oportunidade que antes não era possível com telescópios mais antigos como o Hubble. Ao isolar o lado livre de nuvens do planeta, os pesquisadores poderiam estudar diretamente a própria atmosfera, em vez de calcular a média das regiões nubladas e claras juntas.
“Com o Hubble, quando fizemos este tipo de observações, obtivemos uma visão média de todo o planeta com nuvens e dados atmosféricos que estavam fundidos e indistinguíveis,” disse o primeiro autor Sagnik Mukherjee, pós-doutorando na Universidade Estatal do Arizona que era estudante na Johns Hopkins e na UC Santa Cruz na altura do estudo. “Essa abordagem com o JWST nos permite localizar nossas observações, o que nos ajudou a ver o ciclo das nuvens.”
Dados mais precisos também revelaram um mistério de longa data sobre a química do planeta. Medições anteriores mostraram que WASP-94A b contém centenas de vezes mais oxigênio e carbono do que Júpiter, o que era inconsistente com as teorias existentes sobre a formação de planetas.
As novas observações pintam um quadro completamente diferente. Os cientistas estimam que o planeta contém apenas cerca de cinco vezes mais oxigénio e carbono que Júpiter, tornando-o muito mais parecido com um planeta gigante no nosso sistema solar do que se pensava anteriormente.
Uma nova janela para atmosferas alienígenas
Júpiteres quentes são planetas gasosos gigantes que orbitam muito perto de suas estrelas, ainda mais perto do que Mercúrio orbita o Sol. Devido ao seu intenso calor e radiação, estes planetas proporcionam aos cientistas laboratórios naturais ideais para estudar a química atmosférica e o comportamento das nuvens sob condições extremas.
Depois de estudar WASP-94A b, a equipe de pesquisa estudou oito Júpiteres Quentes adicionais e identificou ciclos de nuvens semelhantes em mais dois mundos: WASP-39 b e WASP-17 b.
Em seguida, os investigadores planeiam expandir a pesquisa com um programa de observação JWST maior, que estudará os ciclos de nuvens em vários exoplanetas, incluindo um gigante gasoso incomum que se move através da zona habitável numa órbita excêntrica.
