Dos sete planetas do tamanho da Terra que orbitam a estrela anã vermelha TRAPPIST-1, um mundo tem sido de particular interesse para os astrónomos. Esse planeta, TRAPPIST-1e, orbita dentro da “zona Cachinhos Dourados” da estrela – a região onde as temperaturas podem permitir a existência de água líquida na superfície – mas apenas se o planeta tiver uma atmosfera que ajude a regular essas condições. Onde a água líquida pode ser armazenada, a possibilidade de vida surge naturalmente.
Dois artigos científicos recentes relatam as primeiras observações detalhadas do sistema TRAPPIST-1 com o Telescópio Espacial James Webb da NASA. Esses estudos, publicados em Cartas de diários astrofísicosvêm de uma equipe de pesquisa que inclui Sukrit Ranjan, do Laboratório Planetário Lunar da Universidade do Arizona. Os autores examinam os dados recolhidos até agora e descrevem várias opções plausíveis sobre como poderão ser a atmosfera e a superfície de TRAPPIST-1e.
O terceiro documento, porém, pede moderação. Embora as descobertas iniciais sejam encorajadoras e representem um passo importante para a compreensão de um dos exoplanetas potencialmente semelhantes à Terra mais próximos, Ranjan diz que são necessárias mais evidências. Em particular, ele pede estudos mais rigorosos para testar se TRAPPIST-1e realmente tem uma atmosfera e se os indícios de metano observados por James Webb vêm realmente do planeta e não da estrela hospedeira.
Um sistema planetário compacto perto de casa
O sistema TRAPPIST leva o nome da pesquisa em que foi descoberto pela primeira vez – o Projeto Pequeno Telescópio para Planetas em Trânsito e Planetesimais. Esta família de planetas fica a cerca de 39 anos-luz da Terra. Pode ser pensado como uma versão reduzida do nosso próprio sistema solar, já que a estrela e todos os sete planetas caberiam confortavelmente na órbita de Mercúrio. Os anos passam muito rapidamente por lá: cada planeta TRAPPIST completa uma revolução ao redor da estrela em apenas alguns dias terrestres.
“A tese básica do TRAPPIST-1e é que se tiver atmosfera, é habitável”, disse Ranjan, professor associado da LPL. “Mas agora a questão de primeira ordem deveria ser: ‘Existe uma atmosfera?’
Como a web procura a atmosfera
Para investigar esta questão, a equipe usou o poderoso Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec) no Telescópio Espacial James Webb. Eles apontaram o instrumento para o sistema TRAPPIST enquanto o TRAPPIST-1e estava passando – ou seja. passou na frente de sua estrela. Durante o trânsito, parte da luz estelar passa por qualquer atmosfera ao redor do planeta e comprimentos de onda de certos comprimentos de onda são absorvidos. Ao medir esta luz estelar filtrada, os astrónomos podem inferir quais gases estão presentes. A repetição desse processo durante vários trânsitos aprimora gradualmente a imagem da composição química da atmosfera do planeta.
Durante quatro trânsitos do TRAPPIST-1e, a equipe viu sinais fracos de metano. No entanto, TRAPPIST-1 é uma estrela anã M, com apenas cerca de um décimo do tamanho do Sol e ligeiramente maior que Júpiter. Como as estrelas deste tipo têm propriedades físicas diferentes das do nosso Sol, Ranjan observa que os cientistas devem ter um cuidado especial ao interpretar qualquer sinal planetário potencial.
“Enquanto o Sol é uma estrela anã amarela brilhante, TRAPPIST-1 é uma anã vermelha ultrafria, o que significa que é muito menor, mais fria e mais escura que o nosso Sol”, explicou. “É suficientemente frio para que as moléculas de gás estejam na sua atmosfera. Relatámos indícios de metano, mas a questão é: poderá o metano ser atribuído a moléculas na atmosfera do planeta ou na estrela hospedeira?”
Sondando o mistério do metano
Para examinar esta questão, Ranjan e os seus colegas simularam uma série de atmosferas possíveis para TRAPPIST-1e, concentrando-se em cenários ricos em metano. Eles então calcularam a probabilidade de cada caso receber os dados de Webb. Na mais plausível das situações testadas, TRAPPIST-1e revelou-se muito semelhante a Titã, a lua rica em metano de Saturno. Apesar disso, a análise mostrou que este cenário continua altamente improvável.
“Com base no nosso trabalho mais recente, acreditamos que a sugestão anterior de uma atmosfera reportada anteriormente é muito provavelmente ‘ruído’ da estrela principal,” disse Ranjan. “No entanto, isso não significa que o TRAPPIST-1e não tenha atmosfera – só precisamos de mais dados.”
Ranjan também salienta que, apesar das suas grandes capacidades, o Telescópio Espacial James Webb não foi construído tendo pequenos exoplanetas do tamanho da Terra como alvos principais.
“Ele foi projetado muito antes de sabermos da existência de tais mundos e temos a sorte de poder estudá-los”, disse ele. “Existem apenas alguns planetas do tamanho da Terra para os quais o sistema pode medir a composição detalhada da atmosfera.”
Novas missões e técnicas estão no horizonte
Observações futuras podem ajudar a resolver as incertezas. Um esforço promissor é a missão Pandora da NASA, um pequeno satélite atualmente em desenvolvimento e com lançamento previsto para o início de 2026. Liderado por Daniel Appai, professor de astronomia e ciências planetárias no Steward Observatory da U of A, Pandora foi projetado especificamente para estudar as atmosferas de exoplanetas e suas estrelas. A sonda irá rastrear estrelas que hospedam planetas potencialmente habitáveis antes, durante e depois dos trânsitos planetários, melhorando a capacidade dos cientistas de separar os efeitos estelares dos verdadeiros sinais atmosféricos.
Paralelamente, a equipa de investigação do TRAPPIST-1e está a trabalhar num programa mais amplo de observações e na aplicação de novos métodos de análise que poderão determinar definitivamente se o planeta tem atmosfera. Uma abordagem importante é conhecida como trânsito duplo. Neste método, os astrónomos observam a estrela nos momentos em que TRAPPIST-1e e TRAPPIST-1b, o planeta mais interno e sem ar do sistema, cruzam em frente da estrela ao mesmo tempo.
“Essas observações nos permitirão separar o que a estrela está fazendo do que está acontecendo na atmosfera do planeta – se houver”, disse Ranjan.
