Planetas TRAPPIST-1 são provavelmente ricos em água

Imagem artística do sistema planetário TRAPPIST-1.
Crédito: ESO / M. Kornmesser

Primeira indicação da composição de exoplanetas do tamanho da Terra!

Imagens artísticas do sistema planetário TRAPPIST-1.
Crédito: ESO / M. Kornmesser

Um novo estudo determinou que os sete planetas descobertos em órbita da estrela anã ultra fria próxima de nós, TRAPPIST-1, são todos constituídos principalmente por rochas e alguns poderão potencialmente ter mais água que a Terra.

As densidades dos planetas, agora conhecidas com muito mais precisão que anteriormente, sugerem que alguns destes corpos podem ter até 5% da sua massa sob a forma de água — cerca de 250 vezes mais que os oceanos da Terra.

Os planetas mais quentes mais próximos da estrela progenitora têm provavelmente atmosferas densas de vapor e os mais distantes terão provavelmente superfícies geladas.

Em termos de tamanho, densidade e radiação recebida da estrela, o quarto planeta a contar do interior é o mais semelhante à Terra.
Parece ser o mais rochoso dos sete e tem potencial para ter água líquida à sua superfície.

Propriedades dos sete planetas TRAPPIST-1.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt, T. Pyle (IPAC)

Os planetas que se encontram em órbita da ténue estrela vermelha TRAPPIST-1, situada a apenas 40 anos-luz de distância da Terra, foram inicialmente detectados em 2016 pelo telescópio TRAPPIST-South instalado no Observatório de La Silla do ESO.
No ano seguinte observações adicionais obtidas com telescópios colocados no solo, incluindo o Very Large Telescope do ESO, e com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, revelaram que existem sete planetas no sistema, cada um mais ou menos do tamanho da Terra. Deram-se-lhes os nomes TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h, por ordem crescente de distância à estrela central.

Foram agora obtidas mais observações, tanto por telescópios colocados no solo, incluindo a infraestrutura SPECULOOS instalada no Observatório do Paranal do ESO, como pelos Telescópios Espaciais Spitzer e Kepler da NASA. Uma equipa de cientistas, liderada por Simon Grimm da Universidade de Berna, na Suíça, aplicou modelos computacionais muito complexos a todos os dados disponíveis e determinou as densidades dos planetas com muito mais precisão do que anteriormente.

Comparação das propriedades dos sete planetas TRAPPIST-1.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Simon Grimm explica como é que são determinadas as massas dos planetas: “Os planetas TRAPPIST-1 estão tão próximo uns dos outros que interferem entre si gravitacionalmente, por isso os momentos em que passam em frente à sua estrela progenitora variam ligeiramente. Estas variações dependem das massas dos planetas, das suas distâncias e de outros parâmetros orbitais. Com um modelo de computador, simulámos as órbitas dos planetas até que os trânsitos calculados coincidissem com os valores observados, derivando assim as massas planetárias.”

O membro da equipa Eric Agol fala da importância deste resultado: “Um dos objetivos deste tipo de estudo é determinar a composição de planetas semelhantes à Terra em tamanho e temperatura. A descoberta da TRAPPIST-1 e as capacidades únicas das infraestruturas do ESO no Chile e do Telescópio Espacial Spitzer da NASA tornaram este estudo possível — dando-nos assim o nosso primeiro vislumbre da composição de exoplanetas do tamanho da Terra!”

Comparação do sistema TRAPPIST-1 com o Sistema Solar.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

As medições das densidades, quando combinadas com modelos das composições dos planetas, sugerem que os sete planetas TRAPPIST-1 não são mundos rochosos estéreis. Parecem conter quantidades significativas de materiais voláteis, provavelmente água, correspondente, em alguns casos, a 5% da massa do planeta — uma quantidade enorme quando comparada com a Terra que tem apenas cerca de 0,02% de água relativamente à sua massa!

“Embora nos dêem importantes pistas sobre a composição planetária, as densidades não nos dizem nada sobre a habitabilidade do planeta. Apesar disso, o nosso estudo constitui um importante passo em frente no sentido de determinarmos se estes planetas poderão suportar vida,” disse Brice-Olivier Demory, co-autor do estudo a trabalhar na Universidade de Berna.

Os TRAPPIST-1b, c — os planetas mais interiores — têm muito provavelmente núcleos rochosos e encontram-se rodeados por atmosferas muito mais espessas que a da Terra. O TRAPPIST-1d é o planeta mais leve com cerca de 30% da massa da Terra. Os cientistas não sabem precisar se terá uma grande atmosfera, um oceano ou uma camada de gelo.

Os investigadores ficaram surpreendidos pelo TRAPPIST-1e ser o único planeta do sistema ligeiramente mais denso que a Terra, o que sugere que possa ter um núcleo de ferro mais denso e que não tem necessariamente que possuir uma atmosfera espessa, um oceano ou uma camada de gelo. O facto do TRAPPIST-1e parecer ser muito mais rochoso em termos que composição que os restantes planetas é algo que permanece um mistério. Em termos de tamanho, densidade e quantidade de radiação recebida da estrela, este é o planeta mais parecido com a Terra.

Os TRAPPIST-1f, g, h encontram-se suficientemente longe da estrela hospedeira para que a água se encontre gelada às suas superfícies. Se possuírem atmosferas finas, provavelmente não conterão as moléculas pesadas que encontramos na Terra, como, por exemplo, dióxido de carbono.

“É interessante notar que os planetas mais densos não são os que se encontram mais próximos da estrela e que os planetas mais frios não podem conter atmosferas densas,” diz Caroline Dorn, co-autora do estudo a trabalhar na Universidade de Zurique, na Suíça.

O sistema TRAPPIST-1 continuará a ser alvo de intenso escrutínio no futuro com muitas infraestruturas no solo e no espaço, incluindo o Extremely Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA.

Os astrónomos trabalham também intensamente para procurar mais planetas em torno de estrelas vermelhas ténues como a TRAPPIST-1. Como explica o membro da equipa Michaël Gillon: “Este resultado destaca o enorme interesse em explorar estrelas anãs ultra frias próximas — como a TRAPPIST-1 — para procurar planetas terrestres em trânsito. É exatamente este o objetivo do SPECULOOS, o nosso novo caçador de exoplanetas que está prestes a começar as operações no Observatório do Paranal do ESO, no Chile.”

Fonte (transcrição): ESO