Um Planeta Sem Categoria
Astrônomos passaram décadas construindo sistemas de classificação para planetas — terrestres rochosos, gigantes de gás, gigantes de gelo, Júpiters quentes — mas o cosmos continua a produzir objetos que se recusam a se encaixar perfeitamente em nenhuma caixa. O Telescópio Espacial James Webb agora retornou observações de L 98-59 d, um exoplaneta próximo que parece representar uma classe genuinamente nova de mundo: um definido principalmente pelo comportamento do enxofre em pressões e temperaturas extremas profundamente dentro de seu interior.
Publicado em um novo estudo por uma equipe internacional de astrônomos, os achados descrevem um planeta cuja atmosfera contém uma abundância incomumente alta de moléculas contendo enxofre, cuja densidade é menor do que seria esperado para seu tamanho, e cuja estrutura interna parece incluir um vasto oceano de magma que aprisionam e ciclam ativamente compostos de enxofre através de processos vulcânicos operando em uma escala sem precedentes no sistema solar.
O Alvo: L 98-59 d
L 98-59 d é um de três planetas orbitando L 98-59, uma estrela anã vermelha próxima localizada aproximadamente 35 anos-luz da Terra. O sistema tem sido objeto de interesse astronômico significativo desde sua descoberta pela missão TESS da NASA porque os planetas oferecem algumas das melhores oportunidades para caracterização atmosférica de pequenos mundos rochosos. Com aproximadamente 1,5 vezes o raio da Terra e o dobro de sua massa, L 98-59 d se situa na região de fronteira entre pequenos planetas rochosos e mundos oceânicos maiores ou sub-Netunos.
Sua proximidade com sua estrela hospedeira significa que ela recebe radiação intensa e orbita em apenas alguns dias. Essas condições tornam sua atmosfera quente e dinâmica, ideal para observação espectroscópica pelo Espectrógrafo de Infravermelho Próximo do JWST.
O Que o JWST Descobriu
As observações atmosféricas do telescópio revelaram assinaturas de dióxido de enxofre e outros compostos contendo enxofre em concentrações que excediam qualquer coisa que os astrônomos esperassem de modelos padrão de desgaseificação vulcânica calibrados na Terra ou em Vênus. Mais surpreendentemente, a densidade total do planeta era menor do que seu tamanho e composição preveriam se fosse composto apenas de rocha e ferro.
A explicação da equipe de pesquisa baseia-se em química de alta pressão: L 98-59 d provavelmente hospeda um oceano de magma profundo — uma vasta camada de rocha silicato fundida estendendo-se por milhares de quilômetros em seu interior. Nas enormes pressões encontradas nessas profundidades, o enxofre se comporta de forma diferente do que faz em condições de superfície. Em vez de desgaseificar livremente para a atmosfera, grande parte do enxofre se torna incorporado na rocha fundida em si, permanecendo dissolvido no oceano de magma e reduzindo a densidade geral do planeta em relação a um corpo rochoso totalmente solidificado.
Química Vulcânica em Escala Planetária
A química atmosférica observável do JWST representa apenas a fração de enxofre que escapou do oceano de magma para a fase gasosa. Essa fração ainda é grande o suficiente para produzir assinaturas espectrais distintas, mas pode representar uma pequena porção do inventário total de enxofre que o planeta contém. Os pesquisadores estimam que o oceano de magma pode reter concentrações de enxofre ordens de magnitude mais altas do que o interior da Terra, sustentadas pelo calor intenso gerado por forças de maré da estrela e por decaimento radiogênico de elementos pesados.
Esse tipo de ciclo de enxofre não tem um análogo direto em nosso sistema solar. A Terra tem um ciclo de enxofre, mas opera através de tectônica de placas, processos biológicos e vulcanismo moderado. A escala do processamento de enxofre implícita nas observações de L 98-59 d representaria atividade geoquímica em uma magnitude fundamentalmente diferente.
Implicações para a Ciência Planetária
A identificação de L 98-59 d como um potencial mundo de enxofre carrega várias implicações importantes. Primeiro, sugere que planetas com oceano de magma podem ser muito mais comuns do que reconhecido anteriormente, e que produzem assinaturas químicas detectáveis pelo JWST a distâncias de dezenas de anos-luz. Segundo, desafia esquemas de classificação existentes que agrupam planetas por tamanho ou composição sem levar em conta o papel dominante que a química volátil — incluindo enxofre — pode desempenhar na determinação de propriedades observáveis.
Terceiro, levanta questões sobre os limites da habitabilidade. Ambientes ricos em enxofre na Terra sustentam vida extremófila. Se a química de enxofre em L 98-59 d poderia permitir biologia é profundamente especulativo, mas a descoberta amplia o espaço de parâmetros químicos que os astrobiologistas devem considerar.
Portfólio Crescente de Exoplanetas do JWST
Os resultados de L 98-59 d se adicionam a um catálogo em rápido crescimento de observações atmosféricas surpreendentes de exoplanetas do JWST. Desde o início das operações científicas, o telescópio detectou dióxido de carbono, metano e vapor de água em atmosferas de exoplanetas em uma variedade de tipos de planetas, construindo sistematicamente a fundação empírica para uma nova ciência de planetologia comparativa. Cada descoberta refina a compreensão de que tipos de mundos existem, quão comum são diferentes regimes químicos, e que assinaturas futuras missões podem precisar detectar para encontrar vida além do nosso sistema solar.
Este artigo é baseado em reportagem do Science Daily. Leia o artigo original.
Originally published on sciencedaily.com
