De acordo com uma nova investigação publicada na revista Nature por Francesca Miozzi e Anat Shahar, do Instituto Carnegie, o tipo de planeta mais abundante na nossa Galáxia poderá ser rico em água líquida devido a interações formativas entre oceanos de magma e atmosferas primitivas durante os seus primeiros anos.

Dos mais de 6000 exoplanetas conhecidos na Via Láctea, os chamados sub-Neptunos são os mais comuns. São mais pequenos do que Neptuno e mais massivos do que a Terra e pensa-se que tenham interiores rochosos com atmosferas espessas dominadas pelo hidrogénio.

Isto torna-os bons candidatos para testar ideias sobre como os planetas rochosos, como o nosso, obtiveram uma abundância de água - que foi crítica para o aparecimento da vida na Terra e é considerada uma componente fundamental da habitabilidade planetária.

"O nosso conhecimento cada vez maior sobre a vasta diversidade de exoplanetas permitiu-nos imaginar novos pormenores sobre as primeiras fases da formação e evolução dos planetas rochosos", explicou Miozzi. "Isto abriu a porta à consideração de uma nova fonte de abastecimento de água para os planetas - um mistério há muito debatido entre os cientistas terrestres e planetários - mas as experiências concebidas com este objetivo em mente estavam ausentes".

Este trabalho faz parte do projeto interdisciplinar e multi-institucional AEThER (Atmospheric Empirical, Theoretical, and Experimental Research), que foi fundado e é dirigido por Shahar. A iniciativa combina conhecimentos especializados de diversos domínios - incluindo astronomia, cosmoquímica, dinâmica planetária, petrologia, física mineral e outros - para responder a questões fundamentais sobre as características que permitem que os planetas rochosos desenvolvam condições favoráveis à vida. O seu trabalho centra-se particularmente na tentativa de ligar as observações das atmosferas planetárias à evolução e dinâmica dos seus corpos rochosos.

A investigação anterior em modelação matemática demonstrou que as interações entre o hidrogénio atmosférico e os oceanos de magma contendo ferro, durante a formação do planeta, podem produzir quantidades significativas de água. No entanto, até agora não tinham sido efetuados testes experimentais exaustivos desta fonte proposta de água planetária.

Miozzi e Shahar lideraram uma equipa internacional de investigadores do IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris) e da UCLA (University of California, Los Angeles) para criar as condições em que essas interações entre o hidrogénio - que representa a atmosfera planetária inicial - e a sílica fundida rica em ferro - que representa o oceano magmático em formação - ocorreriam num planeta jovem. Conseguiram-no comprimindo amostras até cerca de 600.000 vezes a pressão atmosférica (60 gigapascais) e aquecendo-as a mais de 4000º C.

O seu ambiente experimental imita uma fase crítica do processo evolutivo de um planeta rochoso. Tais corpos são formados a partir do disco de poeira e gás que rodeia uma estrela jovem no período após o seu nascimento. Este material é acretado em corpos que chocam uns contra os outros e se tornam maiores e mais quentes, acabando por se fundir num vasto oceano de magma. Estes jovens planetas estão frequentemente rodeados por um espesso invólucro de hidrogénio molecular, H2, que pode atuar como um "cobertor térmico", mantendo o oceano de magma durante milhares de milhões de anos antes de arrefecer.

"O nosso trabalho forneceu a primeira evidência experimental de dois processos críticos do início da evolução planetária", indicou Miozzi. "Mostrámos que uma grande quantidade de hidrogénio é dissolvida na massa fundida e que quantidades significativas de água são criadas pela redução do óxido de ferro pelo hidrogénio molecular".

Em conjunto, estas descobertas demonstram que grandes quantidades de hidrogénio podem ser armazenadas no oceano magmático enquanto ocorre a formação de água. Isto tem implicações importantes para as propriedades físicas e químicas do interior do planeta, com potenciais efeitos também no desenvolvimento do núcleo e na composição atmosférica.

"A presença de água líquida é considerada crítica para a habitabilidade planetária", concluiu Shahar. "Este trabalho demonstra que grandes quantidades de água são criadas como uma consequência natural da formação de planetas. Representa um grande passo em frente na forma como pensamos acerca da procura de mundos distantes capazes de albergar vida".

// Instituto Carnegie (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)

Quer saber mais?

Discos protoplanetários:
Wikipedia
Formação planetária (Wikipedia)

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

AEThER (Atmospheric Empirical, Theoretical, and Experimental Research):
Instituto Carnegie