Pode ter sido encontrado um planeta mais parecido com a Terra a apenas 40 anos-luz de distância.

Um dos mundos do sistema TRAPPIST-1, a apenas 40 anos-luz de distância, pode estar envolto numa atmosfera capaz de sustentar vida.

Observações recentes e particularmente entusiasmantes com o JWST (Telescópio Espacial James Webb) revelam indícios de que o exoplaneta TRAPPIST-1e, com dimensões semelhantes às da Terra, poderá ter um invólucro gasoso comparável ao nosso - algo que, em teoria, poderia permitir a existência de água líquida à superfície.

Ainda assim, o sinal detetado é incerto e exige um acompanhamento rigoroso para perceber o que realmente se está a observar. Mesmo com essa ambiguidade, trata-se do avanço mais promissor até ao momento na procura de uma “segunda Terra”.

“O TRAPPIST-1e continua a ser um dos nossos planetas mais convincentes na zona habitável, e estes novos resultados aproximam-nos de compreender que tipo de mundo é”, afirma a astrónoma Sara Seager, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), coautora de um dos dois artigos que descrevem as conclusões.
“A evidência que afasta atmosferas semelhantes às de Vénus e Marte ajuda-nos a concentrar nos cenários que ainda fazem sentido.”

Porque é que a Terra continua a ser o modelo na procura de mundos habitáveis

Quando se procuram mundos potencialmente habitáveis para lá do Sistema Solar, a Terra funciona como planta-base. A razão é simples: em todo o Universo conhecido, é o único local onde sabemos, com certeza, que a vida apareceu e prosperou.

Um dos critérios mais importantes que os cientistas procuram é a capacidade de manter água líquida - um ingrediente essencial para processos bioquímicos. Por isso, o primeiro passo passa por identificar exoplanetas à distância certa da sua estrela, numa região em que a água não congele devido a frio extremo nem evapore devido a calor extremo: a chamada zona habitável (ou zona de água líquida).

O sistema TRAPPIST-1 e a zona habitável: sete mundos rochosos

Anunciada em 2016, a descoberta do sistema TRAPPIST-1 foi imediatamente empolgante por esse motivo. A estrela, uma anã vermelha, tem sete exoplanetas de composição rochosa (em vez de gigantes gasosos ou de gelo), e vários encontram-se precisamente dentro da zona habitável da estrela.

No entanto, não basta estar na distância “certa”. Para que a água líquida se mantenha estável e não passe diretamente a vapor num ambiente sem pressão (como acontece no vácuo, mesmo a temperaturas compatíveis com habitabilidade), é necessário existir uma atmosfera que ajude a estabilizar as condições à superfície.

O problema das anãs vermelhas: atividade intensa e atmosferas difíceis de preservar

Aqui, o caso do TRAPPIST-1 torna-se mais delicado. As anãs vermelhas são bastante mais frias do que estrelas como o Sol, o que empurra a sua zona habitável para muito mais perto. Além disso, tendem a ser mais ativas, com erupções frequentes (flares) que, segundo várias hipóteses, podem ter removido atmosferas de planetas próximos através de radiação e vento estelar intensos.

Observações mais detalhadas de TRAPPIST-1d, outro mundo situado na zona habitável, não encontraram qualquer sinal de atmosfera. Já o TRAPPIST-1e está numa posição um pouco mais confortável, por se encontrar a uma distância ligeiramente maior da estrela.

TRAPPIST-1e e o JWST: trânsitos, luz estelar e pistas sobre a atmosfera

Uma equipa liderada pelo astrónomo Néstor Espinoza, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI), e por Natalie Allen, da Universidade Johns Hopkins (EUA), recorreu ao JWST para estudar a luz da estrela TRAPPIST-1 enquanto o TRAPPIST-1e passava à sua frente. O objetivo foi procurar alterações subtis na luz - sinais que podem indicar não só a presença de uma atmosfera, mas também a sua composição.

Uma segunda equipa, liderada pela astrofísica Ana Glidden, do MIT, interpretou os dados para avaliar o que as medições poderiam significar.

Foram registados quatro trânsitos e, em seguida, iniciou-se a análise - um trabalho dificultado pela necessidade de corrigir possíveis contaminações introduzidas pela própria atividade da estrela.

O resultado final é, de certa forma, quase frustrante: não é conclusivo, mas oferece motivos suficientes para aprofundar a investigação.

“Estamos a considerar duas explicações possíveis”, diz o astrofísico Ryan MacDonald, da Universidade de St Andrews (Reino Unido). “A hipótese mais entusiasmante é a de que o TRAPPIST-1e possa ter uma chamada atmosfera secundária, com gases pesados como o azoto. Mas as nossas observações iniciais ainda não permitem excluir um planeta rochoso sem atmosfera.”

Como se “lê” uma atmosfera: absorção e reemissão no espectro

Caso o exoplaneta tenha, de facto, atmosfera, Glidden e colegas deram os primeiros passos para identificar o que poderá existir nesse invólucro gasoso.

Quando a luz da estrela atravessa a atmosfera de um planeta, certos comprimentos de onda podem ser absorvidos e depois reemitidos por átomos e moléculas presentes nos gases. Ao procurar zonas mais escuras e mais claras no espectro, os cientistas conseguem inferir quais são esses átomos e moléculas.

O que os dados sugerem (e o que parecem afastar)

As medições obtidas apontam para longe de uma atmosfera com elevada concentração de dióxido de carbono, o que tornaria improváveis atmosferas semelhantes às de Vénus e Marte. Os resultados também não favorecem um cenário dominado por deutério (um isótopo do hidrogénio) com dióxido de carbono e metano muito marcados.

Por outro lado, o espectro é compatível com uma atmosfera rica em azoto molecular, contendo apenas pequenas quantidades de dióxido de carbono e metano.

Isto é particularmente tentador: a atmosfera terrestre tem cerca de 78% de azoto molecular. Se estas indicações forem confirmadas, o TRAPPIST-1e poderá tornar-se o exoplaneta mais parecido com a Terra identificado até hoje. Esse “se”, contudo, é decisivo. A boa notícia é que já estão previstas mais observações com o JWST, e os investigadores deverão conseguir confirmar - ou descartar - a presença de atmosfera num futuro próximo.

“Ainda estamos numa fase inicial a aprender que ciência extraordinária podemos fazer com o Webb. É impressionante conseguir medir detalhes da luz estelar em torno de planetas do tamanho da Terra a 40 anos-luz e perceber como poderá ser esse lugar - e se a vida poderia ser possível”, afirma Glidden.
“Estamos numa nova era de exploração, e é muito entusiasmante fazer parte dela.”

Um olhar adicional: habitabilidade não é só atmosfera

Mesmo que o TRAPPIST-1e tenha uma atmosfera rica em azoto, a habitabilidade dependerá de vários fatores adicionais: a intensidade e frequência das erupções da anã vermelha, a capacidade do planeta manter uma atmosfera ao longo de milhares de milhões de anos e, possivelmente, a existência de um campo magnético que ajude a proteger a superfície.

Além disso, a presença de água líquida à superfície não depende apenas de “haver atmosfera”, mas também do equilíbrio energético do planeta (quanto calor recebe e quanto reflete), da circulação atmosférica e de processos geológicos que possam repor gases ao longo do tempo.

O que vem a seguir: mais trânsitos e medições mais finas

Para transformar indícios em certezas, os próximos passos passam por recolher mais trânsitos, melhorar as correções associadas à atividade estelar e procurar assinaturas mais claras de moléculas específicas. Com mais dados, será possível distinguir melhor entre um planeta “nu” e um planeta com uma atmosfera ténue, bem como testar se o sinal observado se mantém consistente ao longo do tempo.

A investigação foi publicada em duas partes nas Cartas do Jornal Astrofísico. Podem ser consultadas aqui e aqui.