«

»

dez 10

WASP12b: um exoplaneta de grafite e diamante intriga cientistas

Concepção artística do exoplaneta ‘júpiter-quente’ WASP-12b e sua estrela hospedeira. Créditos: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Embora grande parte dos mais de 500 exoplanetas, descobertos até hoje, sejam demasiado quentes para serem habitáveis, a probabilidade de descobrirmos um exoplaneta pequeno e frio o bastante sustentar a vida deverá aumentar à medida que a tecnologia melhora, nos próximos anos. Telescópios maiores e melhores deverão ajudar os astrônomos a decompor as atmosferas de planetas extrasolares menores e a determinar se contêm moléculas fundamentais como água e oxigênio, essenciais para a vida como a conhecemos.

A razão entre os elementos químicos carbono e oxigênio

A proporção relativa da composição de carbono e oxigênio na atmosfera consiste em uma pista importante acerca da natureza tanto da atmosfera como do interior de um exoplaneta. No Sistema Solar, os planetas rochosos, ou telúricos (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte), têm todos mais oxigênio que carbono, assim como o nosso Sol, que possui a razão-carbono-oxigênio de 1/2, ou seja, 0,5. Mas esta relação não nos é permitido confirmar para os planetas gigantes gasosos como Júpiter (318 vezes a massa da Terra) porque a água, o portador principal do oxigênio, se apresenta apenas nas profundezas das suas atmosferas, o que torna impraticável medi-la. Por causa desta limitação, durante anos, os astrônomos têm desenvolvido modelos das atmosferas e interiores exoplanetários assumindo a premissa de que a proporção carbono-oxigênio seria também de 1/2.

A assinatura de um exoplaneta rico em carbono segundo observações feitas pelo telescópio espacial Spitzer quando o WASP-12b passou atrás de sua estrela, um evento chamado de eclipse secundário. Os pontos em amarelo mostram os dados, juntos com as incertezas observacionais. A curva azul é um modelo da luz planetária, o espectro, mostrando a assinatura química de sua atmosfera. Os pontos azuis representam valores médios da curva modelada azul para permitir a correlação com as mesmas faixas de onda fornecidos pelos dados medidos pelo Spitzer, mostrados embaixo na cor cinza. Crédito: NASA/JPL-Caltech/CFHT/MIT/Princeton/UCF

WASP-12b: um exoplaneta de grafite e diamante?

Todavia, a equipe liderada por um antigo cientista pertencente ao Departamento de Ciências Terrestres, Atmosféricas e Planetárias (MIT), e também do Instituto Kavli para Astrofísica (MIT), recentemente mediu, pela primeira vez, um exoplaneta com atmosfera substancialmente rica em carbono. Os cientistas descobriram que a razão-carbono-oxigênio de WASP-12b, o exoplaneta suicida com 1,4 vezes a massa de Júpiter que reside a 1.200 anos-luz de distância da Terra, é maior que 1. O artigo publicado no dia 08 de dezembro de 2010 na revista Nature explica que esta atmosfera rica em carbono suporta a possibilidade de exoplanetas rochosos serem compostos puramente por rochas de carbono, como diamante ou grafite, em vez das rochas com base em sílica, comumente encontradas aqui na Terra.

“Este é um território inexplorado que vai motivar cientistas a estudar como seriam os interiores de planetas ricos em carbono,” afirmou Nikku Madhusudhan, autor principal do estudo, agora cientista pós-doutoral da Universidade de Princeton. Embora WASP-12b seja um “Júpiter Quente”, um exoplaneta com o tamanho de Júpiter, extremamente quente, constituído principalmente por gases e sem superfície para hospedar vida, pode potencialmente ter um interior contendo diamante e/ou grafite. A primeira descoberta de um exoplaneta rico em carbono introduz uma classe inteiramente nova de exoplanetas exóticos para explorar. É também possível que exoplanetas rochosos ‘carbonados’ com o tamanho da Terra, possam também ter-se formado em torno da estrela WASP-12 há bilhões de anos. Se descobertos, estes exoplanetas menores deverão ter também atmosferas e interiores ricos em carbono, o que implica que a vida nesses planetas, terá que arranjar um meio hoje para nós desconhecido de sobreviver com muito pouca água e oxigênio e abundância de metano e outros hidrocarbonetos , afirmou Madhusudhan.

Saber como tais mundos se parecem é uma questão que intriga Joe Harrington (University of Central Florida), que analisou os dados do Spitzer neste estudo e disse:

Um planeta rochoso em um sistema planetário como este poderia ter um interior riquíssimo em diamantes e uma superfície recoberta de grafite e diamantes. Os teóricos vão se divertir com tal cenário. Poderia a vida sobreviver em tal ambiente, pobre de oxigênio e água? Tal não deve ser tão implausível tendo em vista o recente anuncio da NASA da bactéria que consegue sobreviver usando o arsênio no lugar do fósforo, antes pensado ser um elemento essencial para a vida.

Marc Kuchner, astrônomo do Goddard Space Flight Center, NASA, Greenbelt, Maryland, que ajudou a desenvolver a teoria sobre exoplanetas rochosos ricos em carbono, mas não trabalhou diretamente neste estudo, exclamou:

Quando a quantidade relativa de carbono é tão alta em um mundo é como você apertasse um botão e tudo se altera drasticamente. Se algo como este acontecesse na Terra, sua aliança de casamento seria feita de vidro, um material bem raro em mundos carbonados, e as montanhas seriam constituídas de diamantes.

Como entender as atmosferas de planetas?

Uma maneira de se determinar a composição atmosférica de um planeta é observar a luz refletida pelo planeta em diversos comprimentos de onda. A equipe, coordenada por Joe Harrington, cientista planetário da Universidade da Flórida Central, EUA, usou na pesquisa o Telescópio Espacial Spitzer da NASA para observar WASP-12b antes deste passar por trás da sua estrela, em um evento conhecido como eclipse secundário. Estas observações foram então combinadas com dados previamente publicados e obtidos na Terra através do Telescópio multinacional (Canadá, França e EUA) na ilha do Havaí. O exoplaneta WASP-12b foi descoberto em 2009 por cientistas do Reino Unido do programa WASP (Wide Angle Search for Planets), que são também participaram deste estudo.

Madhusudhan usou as observações para levar a cabo uma análise atmosférica detalhada usando uma técnica pioneira no estudo de atmosferas exoplanetárias. A simulação computacional desenvolvido combina certas variáveis, tais como a distribuição de temperatura do planeta, com diferentes quantidades das moléculas mais proeminentes que existem em tais atmosferas, que são o metano, dióxido de carbono, monóxido de carbono, vapor de água e amônia, numa única fórmula que produz valores teóricos. O sistema analisa milhões de combinações destas variáveis, seguindo aquelas que melhor coincidem com os valores medidos pelos telescópios. Através da análise estatística destes valores, Madhusudhan e sua equipe podem selecionar a composição mais provável da atmosfera.

Explorando os mundos de carbono

Com base em teorias da composição de “Júpiteres Quentes” como o WASP-12b e assumindo uma razão-carbono-oxigênio de 0,5, os modelos anteriores sugeriam que as suas atmosferas deveriam hospedar grandes quantidades de vapor de água, muito pouco metano e uma camada atmosférica conhecida como estratosfera. Agora, usando a nova proporção de carbono e oxigênio, a equipe de Madhusudhan detectou uma atmosfera com 100 vezes mais metano e bem menos água que o esperado. A composição observada é consistente com uma razão-carbono-oxigênio maior que um. A equipe também descobriu a ausência de uma estratosfera forte, o que contraria as teorias atuais das atmosferas de “Júpiteres Quentes”.

A descoberta sugere que os escombros rochosos, planetesimais, que se aglomeraram para formar WASP-12b há bilhões de anos atrás, eram constituídos por compostos ricos em carbono, como o alcatrão, muito diferentes dos planetesimais gelados, ricos em água, que achamos terem sido os blocos de construção dos planetas do Sistema Solar. Isto significa que se exoplanetas menores forem descobertos e possuírem atmosferas ricas em carbono, suas superfícies talvez estejam cobertas por uma substância similar ao alcatrão. Estudos futuros investigarão se a vida, drasticamente diferente da que conhecemos, poderá sobreviver em um ambiente tão rico em carbono.

“É animador pensarmos nesta possibilidade” de planetas ricos em carbono, afirmou Adam Showman, cientista planetário da Universidade do Arizona. Adam explicou que embora os cientistas já soubessem de outros sistemas com uma invulgar proporção carbono-oxigênio, “este estudo muda finalmente a discussão do status de pura especulação para uma realidade plausível.” Ele realça que os planetas extrasolares com interiores ricos em carbono podem exibir um conjunto de características superficiais, composições atmosféricas e potenciais para oceanos ou vida.

Próximos passos

Em breve, Madhusudhan tem a intenção de estudar exoplanetas de diferentes tamanhos e temperaturas para determinar quão comuns se apresentam atmosferas ricas em carbono. Madhusudhan irá também desenvolver novos modelos de exoplanetas ricos em carbono para investigar sobre a formação de tais planetas, que materiais poderão ter existido nos seus interiores e que tipo de vida poderá sobreviver com muito pouca água e oxigênio, mas com grande quantidade de hidrocarbonetos, como o metano.

Para saber mais…

Para conhecer a teoria sobre os ‘mundos de carbono’ recomendamos ler: Podem os planetas similares a Terra estarem repletos de carbono?

Para conhecer mais sobre o exótico WASP-12b, o ‘exoplaneta suicida’, leia: WASP 12b: exoplaneta da classe Júpiter quente é assassinado lentamente por estrela vampira

Fontes

Centari Dreams: A New Duo of Exoplanet Questions

MIT: Astronomers detect first carbon-rich exoplanet (Discovery opens door to new class of exoplanets, including rocky planets rich in diamond and graphite)

NASA: NASA’s Spitzer Reveals First Carbon-Rich Planet

Physorg.com: First carbon-rich exoplanet discovered

Nature: Exoplanets cast doubt on astronomical theories

Artigo Científico

Nature: A high C/O ratio and weak thermal inversion in the atmosphere of exoplanet WASP-12b

Links

Podem os planetas similares a Terra estarem repletos de carbono?

WASP 12b: exoplaneta da classe Júpiter quente é assassinado lentamente por estrela vampira

http://www.bbc.co.uk/portuguese/multimedia/2010/12/101209_planeta_diamante_fn.shtml

._._.

5 comentários

1 menção

Pular para o formulário de comentário

  1. Robinson

    Olá Roca e Idelfonso, Roca muito bom esse seu post pois explica claramente e cientificamente o caso, ainda acharão outros exoplanetas bem diferentes de tudo o que conhecemos, pois cada estrela tem seu principio ativo diferente, pode ser similar mas nunca igual, assim como vemos muitas anãs amarelas como nosso Sol e mesmo assim existem muitas diferenças. Quanto a midia não podemos culpa-los apenas lermos e discernirmos o que eles relatam pois eles como bem o Roca diz não possuem especialistas, assim como foi divulgado que a Nasa revelaria vida extraterrestre que mudaria a nossa concepção, dai eles me vem com um achado no nosso planeta que se alimenta de arsenico, pelo amor né? hehehe
    A midia a anos está por fora de tudo eles apenas querem vender, mas nunca devemos ir por eles.
    Bom um grande abraço a todos roca li vagamente ontem não sei onde sobre um 4o exoplaneta descoberto proximo do nosso sistema solar, gostaria de saber mais informações.

    1. ROCA

      Foi o 4o. exoplaneta descoberto via imagem direta no sistema HR8799. Leia aqui:
      http://eternosaprendizes.com/2010/12/12/hr-8799e-astronomos-do-keck-capturam-inedita-imagem-direta-do-quarto-exoplaneta-do-sistema-hr-8799/

  2. ROCA

    Ildefonso,

    Fiquei curioso e dei uma varrida na mídia.

    Encontrei um erro gravíssimo na ‘grande mídia’ em jornal de Portugal:

    http://dn.sapo.pt/inicio/ciencia/interior.aspx?content_id=1730379

    Deixei o seguinte comentário por lá:

    Essa informação “nenhum destes júpiteres quentes – a maioria dos 500 exoplanetas identificados, desde que o primeiro foi descoberto, em 1995 – tinha sido até hoje detectado carbono” está incorreta. Em 2008 foi detectada a presença de carbono na atmosfera do exoplaneta HD 189733b, conforme artigo na Space.com, abaixo:”
    http://www.space.com/scienceastronomy/081123-planet-carbon-dioxide.html

  3. Ildefonso

    Gostei do post, você deixou claro que apesar do que se comentou na “grande imprensa”, WASP-12b não é um “mundo de carbono” estritamente falando.

    Como outros júpiteres quentes, os elementos mais abundantes são hidrogênio e
    hélio, com grandes quantidades de metano, monóxido de carbono e água.
    O grande feito do Spitzer foi ter detectado a presença destes três compostos na atmosfera
    do planeta (além de comprovar a ausência de uma inversão térmica na atmosfera do
    planeta, o que resulta algo inesperado). A obtenção de um espectro exoplanetário
    tão detalhado é todo uma façanha tecnológica, o que explica que a descoberta apareça na revista Nature. Por outro lado, a sobreabundância de carbono poderia ser um aviso de que nos encontramos ante um mecanismo de
    formação planetària desconhecida até a data.

    1. ROCA

      Bem lembrado Ildefonso. Não se trata de um mundo de carbono (?) e nem poderia ser. Apenas a relação Carbono X Oxigênio é diferente. Naturalmente, como há menos oxigênio e mais carbono, a abundância dos compostos químicos que dependem do oxigênio são diferentes, menos água, mais hidrocarbonetos, menos silicatos, etc…

      Este mecanismo de formação planetária já havia sido previsto teoricamente e em modelos simulados, conforme falamos aqui neste artigo de dezembro de 2009:
      http://eternosaprendizes.com/2009/12/29/podem-os-planetas-similares-a-terra-estar-repletos-de-carbono/

      Sobre a ‘grande imprensa’:

      É para isso que postamos aqui pois sabemos a “grande imprensa” não tem especialistas para validar estas conclusões precipitadas e evitar erros crassos de tradução.

      Na verdade nós nem sabíamos do ‘erro da grande imprensa’ pois nós não lemos os artigos da imprensa e jamais os usamos como fontes…

      Nossas fontes são todas científicas (vide a relação das principais fontes nos widgets à direita, embaixo) e mais ainda, fazemos confronto entre diversas fontes distintas para filtrar eventuais inconsistências técnicos.

      abs
      [ROCA]

  1. À procura de exoplanetas de carbono, fósseis do Universo primordial » O Universo - Eternos Aprendizes

    […] indicativas de exoplanetas conhecidos que abrigam atmosferas ricas em carbono (veja artigo sobre WASP-12b) e possuem interiores ricos em carbono (leia sobre 55 Cancri e). Se esses mundos de grafite, […]

Deixe uma resposta