OS SETE PLANETAS ROCHOSOS DE TRAPPIST-1 PODEM TER COMPOSIÇÕES SEMELHANTES 26 de janeiro de 2021
A medição da massa e do diâmetro de um planeta revela a sua densidade, o que pode dar aos cientistas pistas sobre a sua composição. Os cientistas sabem agora a densidade dos sete planetas de TRAPPIST-1 com uma precisão mais alta do que qualquer outro exoplaneta.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
A estrela anã vermelha TRAPPIST-1 é o lar do maior grupo de planetas aproximadamente do tamanho da Terra já encontrados num único sistema estelar. Localizados a cerca de 40 anos-luz de distância, estes sete irmãos rochosos fornecem um exemplo da tremenda variedade de sistemas planetários que provavelmente preenchem o Universo.
Um novo estudo publicado na revista The Planetary Science Journal mostra que os planetas TRAPPIST-1 têm densidades notavelmente semelhantes. Isto pode significar que todos eles contêm aproximadamente a mesma proporção de materiais que se pensa compor a maioria dos planetas rochosos, como ferro, oxigénio, magnésio e silício. Mas se for este o caso, esta proporção deverá ser notavelmente diferente da da Terra: os planetas de TRAPPIST-1 são cerca de 8% menos densos do que seriam se tivessem a mesma composição do nosso planeta natal. Com base nesta conclusão, os autores do artigo científico levantaram a hipótese de que algumas misturas diferentes de ingredientes poderiam dar aos planetas TRAPPIST-1 a densidade medida.
Alguns destes planetas são conhecidos desde 2016, quando os cientistas anunciaram que encontraram os três planetas em torno da estrela TRAPPIST-1 usando o TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) no Chile. As observações subsequentes do agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA, em colaboração com telescópios terrestres, confirmou dois dos planetas originais e descobriram outros cinco. Gerido pelo JPL da NASA no sul do estado norte-americano da Califórnia, o Spitzer observou o sistema durante mais de 1000 horas antes de ser desativado em janeiro de 2020. O telescópio espacial Hubble e o agora também aposentado telescópio espacial Kepler também estudaram o sistema.
Todos os sete planetas de TRAPPIST-1, que estão tão perto da sua estrela que caberiam na órbita de Mercúrio, foram encontrados por meio do método de trânsito: os cientistas não podem observar os planetas diretamente (são demasiado pequenos e fracos em relação à estrela), de modo que procuram quedas no brilho da estrela provocadas quando os planetas passam à sua frente, da perspetiva do Sistema Solar.
Observações repetidas das quedas de luz estelar combinadas com medições do tempo das órbitas dos planetas permitiram aos astrónomos estimar as massas e os diâmetros dos planetas, que por sua vez foram usados para calcular as suas densidades. Os cálculos anteriores determinaram que os planetas têm aproximadamente o tamanho e a massa da Terra e, portanto, também devem ser rochosos, ou terrestres - em oposição a gasosos como Júpiter e Saturno. O novo artigo fornece as medições de densidade mais precisas já feitas para qualquer grupo de exoplanetas - planetas para lá do nosso Sistema Solar.
Reinado de Ferro
Quanto mais precisamente os cientistas conhecem a densidade de um planeta, mais limites podem colocar na sua composição. Considere que um peso de papel pode ter aproximadamente o mesmo tamanho que uma bola de ténis, mas geralmente é muito mais pesado. Juntos, o tamanho e a massa revelam a densidade do objeto, e a partir daí é possível inferir que a bola de ténis é feita de algo mais leve (plástico e feltro) e que o peso de papel é feito de algo mais pesado (geralmente vidro ou metal).
As densidades dos oito planetas no nosso próprio Sistema Solar variam amplamente. Os gigantes gasosos - Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno - são maiores, mas muito menos densos do que os quatro mundos terrestres, porque são compostos principalmente de elementos mais leves como hidrogénio e hélio. Mesmo os quatro mundos terrestres mostram alguma variedade nas suas densidades, que são determinadas pela composição e compressão devido à gravidade do próprio planeta. Ao subtrair o efeito da gravidade, os cientistas podem calcular o que é conhecido como densidade descomprimida de um planeta e potencialmente aprender mais sobre a composição de um planeta.
Os sete planetas de TRAPPIST-1 possuem densidades semelhantes - os valores diferem em não mais do que 3%. Isto torna o sistema bastante diferente do nosso. A diferença de densidades entre os planetas de TRAPPIST-1 e a Terra e Vénus pode parecer pequena - cerca de 8% - mas é significativa a escalas planetárias. Por exemplo, uma maneira de explicar porque é que os planetas de TRAPPIST-1 são menos densos é que têm uma composição semelhante à da Terra, mas com uma percentagem mais baixa de ferro – cerca de 21% em comparação com os 32% da Terra, segundo o estudo.
Alternativamente, o ferro nos planetas de TRAPPIST-1 pode estar infundido com altos níveis de oxigénio, formando óxido de ferro ou ferrugem. O oxigénio adicional diminuiria as densidades dos planetas. A superfície de Marte obtém a sua coloração vermelha devido ao óxido de ferro, mas, como os seus três irmãos terrestres, tem um núcleo composto de ferro não oxidado. Em contraste, se a densidade mais baixa dos planetas TRAPPIST-1 fosse provocada inteiramente por ferro oxidado, os planetas teriam que estar "enferrujados" e não podiam ter núcleos de ferro sólido.
Eric Angol, astrofísico da Universidade de Washington e autor principal do novo estudo, disse que a resposta pode ser uma combinação dos dois cenários - menos ferro em geral e algum ferro oxidado.
A equipa também investigou se a superfície de cada planeta poderia estar coberta por água, que é ainda mais leve que a ferrugem que e mudaria a densidade geral do planeta. Se fosse esse o caso, a água teria que representar cerca de 5% da massa total dos quatro planetas exteriores. Em comparação, a água representa menos de um-décimo de 1% da massa total da Terra.
Por estarem posicionados demasiado perto da sua estrela para a água permanecer no estado líquido na maioria das circunstâncias, os planetas interiores de TRAPPIST-1 exigiram atmosferas densas e quentes, como a de Vénus, para a água permanecer ligada ao planeta sob a forma de vapor. Mas Agol diz que esta explicação parece menos provável porque seria uma coincidência que todos os sete planetas tivessem apenas água suficiente presente para ter densidades semelhantes.
"O céu noturno está repleto de planetas, e só nos últimos 30 anos é que pudemos começar a desvendar os seus mistérios," disse Caroline Dorn, astrofísica da Universidade de Zurique e coautora do artigo científico. "O sistema TRAPPIST-1 é fascinante porque em torno desta estrela podemos aprender mais sobre a diversidade dos planetas rochosos num único sistema. E podemos realmente aprender mais sobre um planeta estudando os seus vizinhos também, de modo que este sistema é perfeito para isso."
A densidade de um planeta é determinada pela sua composição bem como pelo seu tamanho: a gravidade comprime o material, aumentando a densidade do planeta. A densidade não comprimida ajusta o efeito da gravidade e pode revelar a diferença composicional entre vários planetas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Três possíveis interiores dos exoplanetas de TRAPPIST-1. Quanto mais precisamente os cientistas conhecem a densidade de um planeta, mais limites podem colocar na sua composição. Todos os sete planetas têm densidades muito semelhantes, por isso provavelmente têm composições parecidas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
