Representação artística de um Júpiter Quente junto à sua estrela hospedeira. Tais planetas estão sujeitos a níveis de irradiação extremos que aquecem as suas atmosferas até alguns milhares de ºC. Um destes planetas, o WASP-33b, parece ter uma estratosfera, uma região da atmosfera que protege a camada de nuvens, mais interior, de parte da radiação ionizante da estrela. Fonte: http://images.gizmag.com/gallery_lrg/exoplanet-extragalactic.jpg
Na atmosfera terrestre a maior parte nuvens ocorrem numa camada com uma altitude média de 13 km. Aquilo a que chamamos “tempo” evolui dentro desta camada que se designa por troposfera. Nesta região a temperatura desce com a altitude até atingir um mínimo de -60 ºC. Poderia pensar-se que daí para cima a atmosfera ficaria simplesmente mais rarefeita e cada vez mais fria.
A variação da temperatura com a altitude numa atmosfera hipotética sem ozono (linha a tracejado) e a mesma variação na atmosfera terrestre na presença desse gás na estratosfera. Fonte: http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/AtmosphericChemistry/ch01s04.html
Tal não acontece, no entanto, porque parte do oxigénio atmosférico, irradiado pela radiação ultravioleta do Sol, forma uma nova molécula constituída por 3 átomos de oxigénio: o ozono (O3). O ozono absorve parte significativa dos raios ultravioletas provenientes do Sol, provocando um aumento da temperatura da atmosfera numa região imediatamente acima da troposfera designada por estratosfera. A existência da camada de ozono é , como o leitor saberá, de extrema importância para a protecção da vida na Terra contra os efeitos nefastos da radiação ionizante emitida pelo Sol . Na estratosfera, a absorção é maior a altitudes maiores pelo que desde o topo da troposfera até ao limite da estratosfera, quase 40 km acima, a temperatura aumenta dos -60 ºC para próximo dos 0 ºC.
A estrutura da atmosfera terrestre e o seu perfil térmico (linha vermelha). Fonte: http://www.geogrify.net/GEO1/Lectures/IntroPlanetEarth/FourSpheres.html
A exploração do Sistema Solar com sondas espaciais demonstrou a existência de estratosferas na maioria das atmosferas planetárias e, em particular, nos gigantes de gás Júpiter e Saturno. Nestes casos, no entanto, a espécie química responsável pela absorção da radiação e inversão térmica no topo da troposfera não é o ozono, mas antes um ou mais tipos de hidrocarbonetos.
Quando tentamos extrapolar estes dois exemplos para uma outra classe de gigantes de gás identificados em torno de outras estrelas, os chamados Júpiteres Quentes, a questão começa a adensar-se. Será que estes planetas têm também estratosferas como Júpiter e Saturno? Estes gigantes de gás orbitam tão perto das respectivas estrelas hospedeiras que as suas atmosferas estão sujeitas a níveis de radiação extremos e literalmente fervem com parte do gás a perder-se no espaço. A estas temperaturas é mais difícil imaginar a formação de estratosferas pois boa parte das moléculas que poderiam servir de absorvente da radiação solar são destruídas. Em princípio deveríamos observar atmosferas com uma estrutura mais simples, sem estratificação.
Neste contexto, uma equipa de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial Hubble para observar o Júpiter Quente mais extremo, o WASP-33b. Este planeta orbita uma estrela a 378 anos-luz na direcção da constelação de Andromeda. A sua elevada temperatura deve-se ao facto de orbitar muito próximo da sua estrela hospedeira (em apenas 1.2 dias!) que é mais maciça e luminosa do que o Sol e tem uma temperatura superior a 7000ºC.
Os cientistas utilizaram a câmara WFC3 (Wide Field Camera 3) do Telescópio Espacial Hubble para obter um espectro do WASP-33b no infravermelho próximo, com o propósito de detectar água e outras espécies químicas na atmosfera e determinar o seu perfil de temperatura. As observações implicam que na estratosfera do WASP-33b a temperatura atinge os 3300 ºC, contrastando com os 1600 ºC medidos para camadas mais profundas da atmosfera. Mas qual a molécula responsável por esta inversão de temperatura e formação da estratosfera? Os cientistas identificaram nos dados obtidos com o Hubble a primeira evidência observacional de que o óxido de titânio — TiO — é a molécula em causa, algo que outros cientistas já suspeitavam mas nunca haviam demonstrado.
O óxido de titânio é um material altamente refractário, i.e., necessita de temperaturas muito elevadas, como as que ocorrem nas atmosferas dos Júpiteres Quentes mais extremos, para passar ao estado gasoso. De facto, o vapor de TiO é um constituinte importante das atmosferas das estrelas mais frias como as anãs vermelhas ou as gigantes vermelhas, e foi detectado também em poeiras interestelares.
(Fonte: NASA)
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