Dos sete planetas do tamanho da Terra que orbitam a estrela anã vermelha TRAPPIST-1, um tornou-se foco de especial atenção dos astrónomos. O planeta, TRAPPIST-1e, orbita dentro da “zona Cachinhos Dourados” da estrela – uma região onde as temperaturas permitem a existência de água líquida na superfície – mas apenas se o planeta tiver uma atmosfera para ajudar a regular essas condições. Onde quer que exista água líquida, existe a possibilidade de vida.
Dois artigos científicos recentes relatam as primeiras observações detalhadas do sistema TRAPPIST-1 do Telescópio Espacial James Webb da NASA. Esses estudos foram publicados em Cartas de diários astrofísicosde uma equipe de pesquisa que incluía Sukrit Ranjan, do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona. Os autores examinam cuidadosamente os dados recolhidos até agora e descrevem várias possibilidades possíveis para a aparência da atmosfera e da superfície do TRAPPIST-1e.
Um terceiro artigo, no entanto, pede moderação. Embora as primeiras descobertas sejam encorajadoras e representem um passo importante para a compreensão de um dos possíveis exoplanetas semelhantes à Terra mais próximos, Ranjan acredita que são necessárias evidências mais fortes. Em particular, apelou a estudos mais rigorosos para testar se TRAPPIST-1e realmente tem uma atmosfera e se os sinais preliminares de metano observados por James Webb vieram realmente do planeta, e não da sua estrela hospedeira.
Sistema planetário compacto perto de casa
O sistema TRAPPIST leva o nome da investigação que o descobriu pela primeira vez, o Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope Project. Esta família de planetas está a aproximadamente 39 anos-luz da Terra. Pode ser pensado como uma versão menor do nosso sistema solar, já que a estrela e todos os sete planetas poderiam facilmente estar dentro da órbita de Mercúrio. Lá, os anos passaram rapidamente: cada planeta trapista completou sua órbita em torno de sua estrela em apenas alguns dias terrestres.
“O argumento básico para o TRAPPIST-1e é: se tiver atmosfera, é habitável”, disse Ranjan, professor assistente da LPL. “Mas agora, a primeira pergunta deve ser: ‘A atmosfera existe?'”
Como Weber encontra a atmosfera
Para estudar esta questão, a equipe usou o poderoso espectrômetro infravermelho próximo (NIRSpec) do Telescópio Espacial James Webb. Eles apontaram seus instrumentos para o sistema TRAPPIST enquanto TRAPPIST-1e transitava (ou seja, passava na frente de sua estrela hospedeira). Durante um trânsito, parte da luz estelar passa por qualquer atmosfera ao redor do planeta e certos comprimentos de onda são absorvidos. Ao medir a luz estelar filtrada, os astrônomos podem inferir quais gases estão presentes. A repetição deste processo ao longo de múltiplos trânsitos deu gradualmente uma imagem mais clara da química atmosférica da Terra.
Durante quatro trânsitos do TRAPPIST-1e, a equipe viu sinais fracos de metano. No entanto, TRAPPIST-1 é uma estrela anã M, com apenas cerca de um décimo do tamanho do Sol e apenas ligeiramente maior que Júpiter. Como este tipo de estrela tem propriedades físicas diferentes das do Sol, Ranjan observou que os cientistas devem ser particularmente cuidadosos ao interpretar quaisquer sinais planetários potenciais.
“Enquanto o Sol é uma anã amarela brilhante, TRAPPIST-1 é uma anã vermelha ultrafria, o que significa que é muito menor, mais fria e mais escura que o nosso Sol”, explicou. “Na verdade, a temperatura é baixa o suficiente para permitir a presença de moléculas de gás na sua atmosfera. Relatamos sinais de metano, mas a questão é: ‘O metano é atribuído a moléculas na atmosfera do planeta ou na sua estrela hospedeira?'”
Explorando o mistério do metano
Para explorar esta questão, Ranjan e colegas construíram uma série de possíveis modelos atmosféricos para TRAPPIST-1e, concentrando-se em cenários ricos em metano. Depois, com base nos dados de Weber, calcularam a probabilidade de cada cenário. No cenário de teste mais provável, TRAPPIST-1e acaba parecendo aproximadamente semelhante à lua rica em metano de Saturno, Titã. Mesmo assim, a análise sugere que este cenário ainda é improvável de acontecer.
“Com base no nosso trabalho recente, acreditamos que os indícios iniciais de uma atmosfera relatados anteriormente são mais prováveis de ser ‘ruído’ da estrela hospedeira”, disse Ranjan. “No entanto, isso não significa que o TRAPPIST-1e não tenha atmosfera – só precisamos de mais dados.”
Ranjan também enfatizou que, apesar das suas capacidades extraordinárias, o Telescópio Espacial James Webb não tem como alvo pequenos exoplanetas do tamanho da Terra.
“Ele foi projetado muito antes de sabermos que tais mundos existiam e temos sorte de poder estudá-los”, disse ele. “Existem apenas alguns planetas do tamanho da Terra para os quais seria possível medir a composição atmosférica com algum detalhe.”
Novas tarefas e tecnologias no horizonte
Observações futuras podem ajudar a resolver incertezas. Um esforço promissor é a missão Pandora da NASA, um pequeno satélite atualmente em desenvolvimento e com lançamento previsto para o início de 2026. A missão Pandora, liderada por Daniel Apai, professor de astronomia e ciências planetárias no Observatório Stewart da Universidade de Alberta, foi projetada especificamente para estudar as atmosferas de exoplanetas e suas estrelas hospedeiras. A espaçonave rastreará estrelas que podem hospedar planetas habitáveis antes, durante e depois dos trânsitos planetários, melhorando a capacidade dos cientistas de separar os efeitos estelares dos sinais atmosféricos reais.
Entretanto, a equipa de investigação do TRAPPIST-1e está a conduzir um programa de observação mais amplo e a aplicar novos métodos analíticos que poderão, em última análise, esclarecer se o planeta tem uma atmosfera. Um método importante é chamado de transmissão dupla. Neste método, os astrónomos por vezes observam a estrela quando TRAPPIST-1e e TRAPPIST-1b (os planetas mais internos e sem ar do sistema) passam em frente da estrela ao mesmo tempo.
“Essas observações nos permitirão separar o que a estrela está fazendo do que está acontecendo na atmosfera do planeta – se houver”, disse Ranjan.
