O planeta TOI-561 b, uma superterra ultracaliente situada fora do nosso sistema solar, está rodeado por uma espessa camada de gases que cobre um oceano global de magma. É a evidência mais forte encontrada até agora de uma atmosfera num exoplaneta rochoso. A descoberta, feita por uma equipa de cientistas da Universidade de Birmingham (Reino Unido), foi possível graças às observações do telescópio espacial James Webb (JWST), operado pela NASA, pela Agência Espacial Europeia (ESA) e pela agência espacial canadiana CSA. Para os autores, esta descoberta explicaria a densidade invulgarmente baixa do planeta, ao mesmo tempo que desafia a crença estabelecida de que planetas relativamente pequenos tão próximos das suas estrelas não podem ter atmosferas.
Um planeta menos denso que a Terra
Com um raio 1,4 vezes maior que o da Terra e um período orbital de menos de 11 horas, TOI-561 b pertence a uma classe rara de objetos conhecidos como exoplanetas de período ultracurto. Embora a sua estrela hospedeira seja apenas um pouco menor e mais fria que o Sol, TOI-561 b orbita tão perto dela — a 1,6 milhões de quilómetros — que a temperatura do seu lado diurno excede amplamente e permanentemente a temperatura de fusão da rocha. Uma explicação que a equipa considerou para a baixa densidade do planeta foi que ele poderia ter um núcleo de ferro relativamente pequeno e um manto feito de rocha que não é tão densa quanto a rocha dentro da Terra.
Na pista dos exoplanetas
«O que realmente distingue este planeta é a sua densidade anormalmente baixa. É menos denso do que seria de esperar se tivesse uma composição semelhante à da Terra», observa a autora principal, Johanna Teske, do Laboratório de Ciências da Terra e dos Planetas da Carnegie Science. «O TOI-561 b é diferente dos planetas de período ultracurto, pois orbita uma estrela muito antiga, pobre em ferro — duas vezes mais antiga que o nosso sol — numa região da Via Láctea conhecida como disco espesso. Deve ter-se formado num ambiente químico muito diferente do dos planetas do nosso próprio sistema solar», sugere Teske. A composição do planeta pode ser representativa de planetas que se formaram quando o universo era relativamente jovem, sugerem os autores.
Uma atmosfera espessa
A equipa também suspeitava que o TOI-561 b poderia estar rodeado por uma atmosfera espessa que o faz parecer maior do que realmente é. Embora não se espere que planetas pequenos que passaram milhares de milhões de anos a cozinhar na radiação estelar abrasadora tenham atmosferas, alguns mostram sinais de que não são apenas rocha nua ou lava. Usando o NIRSpec (Espectrógrafo de Infravermelho Próximo) do Webb para medir a temperatura do lado diurno do planeta, os investigadores testaram a hipótese de que TOI-561 b tem uma atmosfera. Se TOI-561 b fosse uma rocha nua sem atmosfera para transportar o calor para o lado noturno, a sua temperatura diurna deveria se aproximar dos 2.700 ºC, mas as observações do NIRSpec mostram que ela está mais próxima dos 1.800 ºC, extremamente quente, mas muito mais fria do que o esperado.
Para explicar os resultados, a equipa considerou vários cenários diferentes. O oceano de magma poderia circular algum calor, mas sem atmosfera, o lado noturno estaria sólido, o que limitaria o fluxo do lado diurno. Outra possibilidade é que haja uma fina camada de vapor de rocha na superfície do oceano de magma, mas por si só teria um efeito de arrefecimento muito menor do que o observado.
Embora as observações de Webb forneçam evidências convincentes de que existe uma atmosfera, a questão permanece em aberto: como um pequeno planeta exposto a radiação tão intensa pode reter alguma atmosfera, muito menos uma tão substancial? “Acreditamos que existe um equilíbrio entre o oceano de magma e a atmosfera. Enquanto os gases saem do planeta para alimentar a atmosfera, o oceano de magma os absorve novamente para o interior. Este planeta deve ser muito, muito mais rico em voláteis do que a Terra para explicar as observações. É realmente como uma bola de lava húmida”, explica Tim Lichtenberg, investigador da Universidade de Groningen (Países Baixos) e coautor do estudo.
