Isso só seria possível se uma atmosfera estiver presente — um grande mistério que os cientistas estão tentando desvendar e que agora estão ainda mais próximos de resolver usando o maior telescópio do espaço.

Ao utilizar o JWST da NASA, os pesquisadores alcançaram essas descobertas como parte de um importante projeto internacional que investiga a atmosfera e a superfície do TRAPPIST-1e, também conhecido simplesmente como planeta e, que orbita na zona habitável da estrela anã vermelha TRAPPIST-1.

Exoplanetas são planetas altamente variados que orbitam estrelas fora do sistema solar. O planeta e é de particular interesse porque a presença de água líquida – nem muito quente nem muito fria – é teoricamente viável, mas apenas se o planeta tiver uma atmosfera.

Os pesquisadores direcionaram o poderoso instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do JWST para o sistema à medida que o planeta e passou na frente de sua estrela. A luz das estrelas que passa pela atmosfera do planeta, se houver uma, será parcialmente absorvida e as correspondentes quedas no espectro de luz que chega ao JWST informam os astrônomos sobre quais produtos químicos estão presentes lá. A cada trânsito adicional, o conteúdo atmosférico se torna mais claro.

Os resultados iniciais, publicados em dois artigos científicos na revista Astrophysical Journal Letters, indicam vários cenários potenciais, incluindo a possibilidade de uma atmosfera.

A Dra. Hannah Wakeford, Professora Associada de Astrofísica na Universidade de Bristol, é um dos membros principais da equipe de Exoplanetas em Trânsito do JWST, que ajudou a projetar a configuração de observação para o telescópio para garantir que os cientistas obtivessem dados vitais.

A Dra. Wakeford disse: “O que encontramos com o JWST nessas primeiras quatro observações ajuda a refinar as medições anteriores do Hubble e revela que pode haver indícios de uma atmosfera, mas ainda não podemos descartar a possibilidade de que não haja nada a ser detectado.”

“Os instrumentos infravermelhos do JWST estão fornecendo detalhes sem precedentes, ajudando-nos a entender muito mais sobre o que determina a atmosfera de um planeta e o ambiente de superfície, e de que são compostos. É incrivelmente empolgante desvelar esses outros mundos fascinantes, medindo os detalhes da luz das estrelas ao redor de planetas do tamanho da Terra para determinar como pode ser e se a vida seria possível. Através de um cuidadoso processo de eliminação e comparação, estamos descobrindo novas e grandes percepções.”

Embora várias possibilidades permaneçam abertas para o planeta e, os pesquisadores estão confiantes de que o planeta não possui sua atmosfera original.

O coautor de ambos os estudos, Dr. David Grant, um ex-Associado de Pesquisa Sênior na Universidade de Bristol, explicou: “As descobertas também descartam ainda mais a presença de uma atmosfera primária à base de hidrogênio. Esta é a camada gasosa, composta principalmente de hidrogênio, que envolveu um planeta em seus estágios iniciais de formação. Acredita-se que tal atmosfera seja comum tanto para planetas gigantes quanto para planetas terrestres nos primeiros estágios do sistema solar.”

A Dra. Wakeford acrescentou: “Como o TRAPPIST-1 é uma estrela muito ativa, com frequentes explosões, não é surpreendente que qualquer atmosfera de hidrogênio-helium que o planeta possa ter formado tenha sido eliminada pela radiação estelar. Muitos planetas, incluindo a Terra, constroem uma atmosfera secundária mais pesada após a perda da atmosfera primária. É possível que o planeta e nunca tenha conseguido fazer isso e não tenha uma atmosfera secundária, mas há uma chance igual de que uma exista.”

A presença de uma atmosfera secundária significa que a água líquida também poderia existir na superfície e, se esse for o caso, os pesquisadores entendem que isso ocorreria acompanhado de um efeito estufa, semelhante ao da Terra, no qual vários gases, especialmente o dióxido de carbono, mantêm a atmosfera estável e o planeta aquecido.

O segundo artigo detalha o trabalho sobre a interpretação teórica e a autora principal, Dra. Ana Glidden, uma pesquisadora pós-doutoral no Massachusetts Institute of Technology, explicou: “É improvável que a atmosfera do planeta e seja dominada pelo dióxido de carbono, como a espessa atmosfera de Vênus e a fina atmosfera de Marte. Mas também é importante notar que não há paralelos diretos com nosso sistema solar. TRAPPIST-1 é uma estrela muito diferente do nosso Sol, e o sistema planetário ao seu redor também é distinto.”

A Dra. Wakeford acrescentou: “Um pequeno efeito estufa pode fazer uma grande diferença e as novas medições não descartam a existência de dióxido de carbono suficiente para manter alguma água líquida na superfície. A água líquida pode se manifestar na forma de um oceano global ou cobrir uma área menor do planeta onde a estrela está em perpétuo meio-dia, cercada por gelo. Isso seria possível porque, devido ao tamanho dos planetas do TRAPPIST-1 e suas órbitas próximas à estrela, todos estão em rotação sincrônica, com um lado sempre voltado para a estrela e o outro em escuridão perpétua.”

Os próximos passos na pesquisa envolverão mais observações detalhadas, comparando dados de outro exoplaneta – o planeta b – orbitando mais próximo do TRAPPIST-1, a fim de fazer mais revelações.

Um dos investigadores principais da equipe focada no TRAPPIST-1e, Dr. Néstor Espinoza, um Astrônomo Associado e Cientista da Missão para a Ciência dos Exoplanetas no Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, disse: “Os instrumentos infravermelhos do Webb estão nos proporcionando mais detalhes do que jamais tivemos acesso antes, e as quatro observações iniciais que conseguimos fazer do planeta e estão nos mostrando o que teremos que trabalhar quando as outras informações chegarem.”

O JWST é o principal observatório de ciência espacial do mundo, capaz de observar mundos e estrelas distantes, e investigar as estruturas misteriosas do nosso universo. É um programa internacional liderado pela NASA, pela Agência Espacial Europeia e pela Agência Espacial Canadense.

O projeto faz parte do programa JWST-TST DREAMS, liderado pela Dra. Nikole Lewis, Professora Associada de Astronomia na Cornell University na cidade de Ithaca, Nova York, EUA. Este projeto internacional envolve mais de 30 cientistas do Reino Unido, EUA e Índia, cinco dos quais são membros ou ex-membros da equipe da Dra. Wakeford. Inclui a detecção inovadora de nuvens de quartzo na atmosfera de um exoplaneta quente, conforme mostrado em um estudo recente, liderado pelo Dr. Grant e co-autorado pela Dra. Wakeford.