O Webb identificou que um exoplaneta rochoso próximo é escuro, não tem atmosfera e está revestido por material mais semelhante à superfície de Mercúrio do que à crosta terrestre.
Esta descoberta dá aos astrónomos uma pista rara, ao nível da superfície, sobre como mundos rochosos fora do nosso Sistema Solar envelhecem, ficam secos e acabam por perder a atmosfera.
Um exoplaneta sob o brilho
As evidências vêm de LHS 3844 b - um planeta rochoso com cerca de 30% mais largura do que a Terra, a 48,5 anos-luz de distância, e preso numa órbita de 11 horas em torno da sua estrela.
Ao interpretar o calor do exoplaneta, Sebastian Zieba, Ph.D., do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, mostrou que o brilho observado encaixa melhor em rocha escura do que numa crosta semelhante à da Terra.
Se fosse pó recente, o aspeto seria mais brilhante; já material mais antigo, escurecido por radiação e impactos, continua a ajustar-se ao sinal.
Esse encaixe deixa os cientistas com um enigma mais definido: se o Webb está a observar rocha sólida jovem ou um terreno mais velho, já desgastado pelo ambiente espacial.
O calor do exoplaneta torna-se evidência
O Webb não fotografou a superfície do planeta. Em vez disso, os astrónomos mediram a minúscula diminuição de luz quando o planeta passou por detrás da sua estrela, separando o brilho constante da estrela do lado diurno e quente do planeta.
O Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA), em Heidelberg, Alemanha, ajudou a enquadrar esse calor como um indício sobre a superfície, e não apenas como uma procura de atmosfera.
“Vemos uma rocha escura, quente e estéril, desprovida de qualquer atmosfera”, disse Laura Kreidberg, Ph.D., directora do Instituto Max Planck de Astronomia.
Porque a comparação com a Terra falha
Os continentes da Terra contêm sílica - silício e oxigénio ligados em rocha - em minerais que ajudam a tornar a crosta rica em granito clara.
Formar esse tipo de crosta costuma exigir água e tectónica de placas - placas da crosta em movimento que reciclam rocha através de fusão e arrefecimento.
O sinal do Webb excluiu uma crosta semelhante, pelo que o exoplaneta não se parece com uma Terra maior reduzida até ao embasamento rochoso.
“Este planeta provavelmente contém apenas pouca água”, disse Zieba.
Duas possibilidades rochosas
Os melhores encaixes dividem-se em duas explicações para o mesmo sinal escuro. Uma hipótese é basalto, uma rocha vulcânica escura, rica em ferro e magnésio, espalhada por grandes áreas por erupções relativamente recentes.
Outra possibilidade é material mais antigo e fragmentado, desde que tenha permanecido exposto tempo suficiente para que a radiação e os impactos alterem a sua cor e textura.
Ambas as hipóteses escondem detalhes finos no sinal atual, o que mantém a idade da superfície como a parte mais difícil de determinar.
A meteorização torna a superfície escura
Sem atmosfera, a rocha não se mantém “fresca” por muito tempo. A meteorização espacial - danos provocados por radiação e por impactos minúsculos - fragmenta a rocha dura em grãos e altera a química à superfície.
Com o passar do tempo, essa camada solta transforma-se em regolito, um pó fino e rocha partida, semelhante ao material que cobre a superfície da Lua.
Esse escurecimento é importante porque, nos cálculos, o pó recente parecia demasiado brilhante, enquanto pó meteorizado poderia coincidir com o sinal ténue do Webb.
A ausência de gases vulcânicos no exoplaneta
Medições anteriores já tinham descartado uma atmosfera espessa, e a nova pesquisa de gases veio afinar esse retrato mais antigo.
Erupções recentes deveriam ter deixado gases acima da superfície quente, porque a rocha fundida liberta químicos aprisionados à medida que sobe e arrefece.
O dióxido de enxofre, um gás vulcânico comum, não apareceu em níveis acima de 10 microbares, uma pressão muito mais baixa do que o ar da Terra.
O dióxido de carbono manteve-se abaixo de 100 milibares, cerca de um décimo da pressão atmosférica ao nível do mar na Terra, o que encaixa melhor numa superfície antiga e meteorizada do que numa superfície com vulcanismo recente e “gasoso”.
Mercúrio oferece contexto
Mercúrio serve de comparação por ser rochoso, craterado e por não ter uma atmosfera espessa que atenue impactos de meteoritos.
A semelhança não torna LHS 3844 b um gémeo de Mercúrio; significa que ambos os mundos podem ter mudado de forma semelhante quando rocha exposta enfrentou impactos e radiação.
LHS 3844 b orbita tão perto da sua estrela que um dos lados fica em dia permanente, perto de 727 °C (1 340 °F).
A comparação dá ao leitor um ponto de referência familiar, embora a evidência continue a apontar para um mundo alienígena com o seu próprio calor e a sua própria história.
O Webb lê superfícies
A geologia de superfície a esta distância baseia-se no calor, não em imagens. O Instrumento de Infravermelho Médio - a ferramenta do Webb para infravermelho térmico - dividiu o brilho do lado diurno em pequenas parcelas de comprimento de onda.
Um espectro, que organiza o brilho por comprimento de onda, pode revelar textura e minerais, porque diferentes rochas absorvem e emitem calor com padrões distintos.
Os modelos compararam esses padrões com bibliotecas de rochas da Terra, da Lua e de Marte, e depois rejeitaram pós finos “frescos” por parecerem demasiado brilhantes.
As próximas observações são decisivas
Novas observações do Webb focam-se no problema de distinguir uma superfície sólida de uma superfície solta. Rocha maciça e grãos soltos devolvem calor ao espaço com ângulos ligeiramente diferentes, porque superfícies rugosas dispersam e emitem luz de forma desigual.
Os cientistas já usam esse comportamento para estudar asteroides, que são pequenos corpos rochosos em órbita do Sol.
Aplicada a LHS 3844 b, a mesma abordagem poderá separar uma crosta rochosa ativa de uma camada antiga e meteorizada.
O que vem a seguir
O resultado do Webb restringe este mundo próximo a uma superfície escura onde atmosfera, água, reciclagem por placas e vulcanismo recente parecem todos limitados.
Medições futuras podem testar se o solo é rocha sólida ou grão meteorizado, e essa mesma abordagem poderá classificar outros planetas rochosos quentes entre interiores ativos, crostas “mortas” ou vestígios ténues de atmosfera.
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