Alguns planetas distantes têm nuvens de areia

Um novo estudo utilizando observações de arquivo do agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer encontrou um traço comum entre mundos distantes onde se formam nuvens exóticas.

A maioria das nuvens na Terra são feitas de água, mas para lá do nosso planeta têm muitas variedades químicas. A parte superior da atmosfera de Júpiter, por exemplo, é coberta por nuvens de cor amarela feitas de amoníaco e hidrossulfeto de amónio. E em mundos para lá do nosso Sistema Solar existem nuvens compostas de silicatos, a família de minerais que formam rochas que constituem mais de 90% da crosta da Terra. Mas os investigadores não têm conseguido observar as condições sob as quais estas nuvens de pequenos grãos de poeira se formam.

Um novo estudo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society fornece algumas informações: a investigação revela a gama de temperaturas em que as nuvens de silicato se podem formar e são visíveis no topo da atmosfera de um planeta distante. A descoberta foi derivada de observações de anãs castanhas feitas pelo aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA – corpos celestes que não são nem estrelas nem planetas – mas enquadra-se numa compreensão mais geral de como as atmosferas planetárias funcionam.

“A compreensão das atmosferas das anãs castanhas e dos planetas onde se podem formar nuvens de silicato também nos pode ajudar a compreender o que veríamos na atmosfera de um planeta mais próximo da Terra em termos de tamanho e temperatura,” disse Stanimir Metchev, professor de estudos exoplanetários da Universidade de Ontário Ocidental, em Londres, Canadá, e coautor do estudo.

Química nublada

Os passos para fazer qualquer tipo de nuvem são os mesmos. Primeiro, aquecer o ingrediente chave até este se tornar vapor. Nas condições certas, esse ingrediente pode ser uma variedade de coisas, incluindo água, amoníaco, sal ou enxofre. Prende-se, arrefece-se apenas o suficiente para condensar e voilà – nuvens! Claro, a rocha vaporiza a uma temperatura muito mais alta do que a água, pelo que as nuvens de silicato são visíveis apenas em mundos quentes, tais como nas anãs castanhas utilizadas para este estudo e em alguns planetas para lá do nosso Sistema Solar.

Embora se formem como estrelas, as anãs castanhas não são suficientemente massivas para dar início à fusão nuclear, o processo que as faz brilhar. Muitas anãs castanhas têm atmosferas quase indistinguíveis das dos planetas dominados por gás, tais como Júpiter, pelo que podem ser usadas como substitutos desses planetas.

Antes deste estudo, os dados do Spitzer já sugeriam a presença de nuvens de silicato num punhado de atmosferas de anãs castanhas (o Telescópio Espacial James Webb da NASA vai poder confirmar estes tipos de nuvens em mundos distantes). Este trabalho foi realizado durante os primeiros seis anos da missão Spitzer (lançada em 2003), quando o telescópio estava a operar três instrumentos criogenicamente refrigerados. Em muitos casos, porém, as evidências de nuvens de silicato em anãs castanhas observadas pelo Spitzer eram demasiado fracas para retirar daí algo conclusivo.

Para esta última investigação, os astrónomos reuniram mais de 100 dessas deteções marginais e agruparam-nas em termos de temperatura da anã castanha. Todas elas caíram dentro da gama de temperaturas prevista para onde as nuvens de silicato se deveriam formar: entre mais ou menos 1000º C e 1700º C. Embora as deteções individuais sejam marginais, juntas revelam um traço definitivo de nuvens de silicato.

“Tivemos de vasculhar os dados Spitzer para encontrar estas anãs castanhas onde havia alguma indicação de nuvens de silicato e não sabíamos realmente o que iríamos encontrar”, disse Genaro Suárez, investigador pós-doutoral da mesma universidade e autor principal do novo estudo. “Ficámos muito surpreendidos com o quão forte era a conclusão assim que tivemos os dados certos para análise.”

Nas atmosferas mais quentes do que o limite superior identificado no estudo, os silicatos continuam a ser um vapor. Abaixo do limite inferior, as nuvens transformam-se em chuva ou mergulham na atmosfera, onde a temperatura é mais elevada.

De facto, os investigadores pensam que existem nuvens de silicato nas profundezas da atmosfera de Júpiter, onde a temperatura é mais alta do que é no topo devido à pressão atmosférica. As nuvens de silicato não podem subir mais alto, porque a temperaturas mais baixas os silicatos solidificam e não permanecem na forma de nuvens. Se o topo da atmosfera estivesse milhares de graus mais quente, as nuvens de amoníaco e hidrossulfeto de amónio seriam vaporizadas e as nuvens de silicato poderiam potencialmente subir para o topo.

Os cientistas estão a encontrar na nossa Galáxia um número cada vez mais variado de ambientes planetários. Por exemplo, encontraram planetas com um lado permanentemente virado para a sua estrela e o outro permanentemente em escuridão – um planeta onde podem ser visíveis nuvens de composições diferentes, dependendo do lado observado. Para compreender esses mundos, os astrónomos terão primeiro que compreender os mecanismos comuns que os moldam.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Ontário Ocidental (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

Anãs castanhas:
Wikipedia
NASA
Andy Lloyd’s Dark Star Theory

Telescópio Espacial Spitzer:
Caltech
NASA
Centro Científico Spitzer 
Wikipedia