Estudo revoluciona conhecimento sobre água em outros planetas

A visão tradicional da Terra como um planeta com um núcleo de ferro, rodeado por um manto de rocha de silicato e coberto por água na sua superfície, tem sido um modelo básico para a investigação de exoplanetas – planetas localizados fora do nosso Sistema Solar.

No entanto, esta concepção está a ser revista à medida que novos estudos revelam a complexidade destes mundos distantes. “Nos últimos anos, começamos a perceber que os planetas são mais complexos do que imaginávamos”, diz Caroline Dorn, pesquisadora de exoplanetas do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique), na Suíça, em um estudo. declaração.

A maioria dos exoplanetas descobertos até agora estão próximos das suas estrelas, o que os torna mundos extremamente quentes, com oceanos de magma derretido.

Esses planetas ainda não esfriaram o suficiente para formar um manto sólido de rocha de silicato, como a Terra. Nessas condições, a água se dissolve muito bem nos oceanos de magma, enquanto substâncias como o dióxido de carbono tendem a liberar gases rapidamente, subindo para a atmosfera.

Exoplanetas rochosos podem ter grandes quantidades de água em seus núcleos

Em colaboração com Haiyang Luo e Jie Deng, da Universidade de Princeton, nos EUA, Dorn investigou como a água é distribuída entre silicatos e ferro nestes exoplanetas. Utilizando modelos baseados em leis fundamentais da física, a equipa descobriu que, em exoplanetas maiores e mais massivos, a água tende a seguir gotículas de ferro até ao núcleo do corpo celeste, onde permanece presa. A descoberta foi publicada terça-feira (20) na revista Astronomia da Natureza.

Segundo o cientista, o núcleo de ferro leva tempo para se desenvolver. “Inicialmente, grande parte do ferro está contido na ‘sopa’ quente do magma na forma de gotículas. A água presa nesta sopa combina-se com estas gotículas de ferro, que afundam até ao núcleo.”

Em planetas maiores, este processo é ainda mais pronunciado, sendo o ferro capaz de absorver até 70 vezes mais água do que os silicatos. Porém, devido à alta pressão no núcleo, a água não permanece na forma de H2O, mas se dissocia em hidrogênio e oxigênio.

Esta investigação foi motivada por estudos sobre o conteúdo de água da Terra, que há quatro anos revelaram um resultado surpreendente: os oceanos à superfície contêm apenas uma pequena fracção da água total do planeta.

Simulações indicam que mais de 80 vezes a quantidade de água presente nos oceanos pode estar escondida no interior da Terra. Esta descoberta é consistente com medições e experimentos sismológicos.

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James Webb pode ajudar a refinar os dados

As novas descobertas têm implicações importantes para a interpretação dos dados dos exoplanetas. Os astrónomos utilizam telescópios para medir o peso e o tamanho destes corpos, inferindo a sua composição com base em diagramas de massa e raio. Porém, se não forem consideradas a solubilidade e a distribuição da água, o volume de água presente no planeta poderia ser subestimado em até dez vezes. Dorn destaca que “os planetas são muito mais ricos em água do que se pensava”.

A distribuição da água também é crucial para a compreensão da formação e evolução dos planetas. A água que desce até o núcleo permanece lá indefinidamente, enquanto a água dissolvida no oceano de magma do manto pode liberar gases e subir à superfície à medida que o manto esfria. Isto sugere que se há água na atmosfera de um planeta, é provável que haja muito mais no seu interior.

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, em operação há dois anos, tem a capacidade de rastrear moléculas nas atmosferas de exoplanetas, vinculando essas observações à composição interna dos corpos celestes. Dados recentes do exoplaneta TOI-270d, a 73 anos-luz da Terra, sugerem a existência de interações entre o oceano de magma e a atmosfera, e o planeta K2-18b, que ganhou as manchetes em 2020 pelas suas chances de abrigar vida, também é sendo estudado.