Impressão de artista do gigante gasoso HD 209458b na constelação de Pégaso. Para surpresa dos astrónomos, encontraram muito menos vapor de água na quente atmosfera do exoplaneta do que os modelos de formação planetária prevêem. Crédito: NASA, ESA, G. Bacon (STScI) e N. Madhusudhan (UC)
Astrónomos, usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, procuraram vapor de água nas atmosferas de três planetas em órbita de estrelas parecidas com o Sol - e descobriram-nos quase secos. Os três planetas, conhecidos como HD 189733b, HD 209458b e WASP-12b, estão entre 60 e 900 anos-luz de distância da Terra e pensa-se serem candidatos ideais para detectar vapor de água nas suas atmosferas devido às suas altas temperaturas onde a água se transforma em vapor mensurável. Estes chamados "Júpiteres quentes" estão tão perto das suas estrelas que têm temperaturas entre os 800 e 2200 graus Celsius. No entanto, descobriu-se que têm apenas entre um décimo e um milésimo da quantidade de água prevista pelas teorias de formação planetária.
"A nossa medição de água num dos planetas, HD 209458b, é a medição mais precisa de qualquer composto químico num planeta para lá do nosso Sistema Solar, e podemos agora dizer, com muito mais certeza que nunca, que encontrámos água num exoplaneta," afirma Nikku Madhusudhan do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge, Inglaterra. "No entanto, a baixa abundância que encontrámos até agora é surpreendente."
Madhusudhan, que liderou a investigação, disse que esta descoberta representa um grande desafio para a teoria exoplanetária. "Basicamente abre inúmeros problemas na formação planetária. Nós esperávamos que todos estes planetas tivessem muita água. Temos que rever os modelos de formação e migração dos planetas gigantes, especialmente dos 'Júpiteres quentes', e investigar como são formados."
Ele enfatiza que estes resultados podem ter implicações importantes para a busca de água em exoplanetas potencialmente habitáveis do tamanho da Terra. Os instrumentos dos futuros telescópios espaciais poderão ter que ser desenhados com uma maior sensibilidade caso os alvos planetários sejam mais secos do que o previsto. "Devemos estar preparados para abundâncias de água muito mais baixas do que o previsto quando olharmos para as super-Terras (planetas rochosos com várias vezes a massa da Terra)," comenta Madhusudhan. Usando espectros próximo do infravermelho para os planetas observados com o Hubble, Madhusudhan e colaboradores estimaram a quantidade de vapor de água, em cada uma das atmosferas planetárias, que explica os dados.
Os três planetas foram seleccionados porque orbitam estrelas relativamente brilhantes que fornecem radiação suficiente para a recolha de um espectro infravermelho. As características de absorção do vapor de água na atmosfera do planeta são detectáveis porque são sobrepostas sobre a pequena quantidade de luz estelar que é reflectida pela atmosfera do planeta.
A detecção de água é quase impossível para planetas em trânsito a partir da Terra porque a nossa atmosfera contém uma grande quantidade de água, o que contamina a observação. "Nós realmente precisamos do Hubble para fazer as observações," afirma Nicolas Crouzet do Instituto Dunlap da Universidade de Toronto e co-autor do estudo. A teoria actualmente aceite para a formação dos planetas gigantes no nosso Sistema Solar, conhecida como acreção, afirma que um planeta é formado em torno de uma estrela jovem num disco protoplanetário constituído principalmente por hidrogénio, hélio e partículas de gelos e poeiras compostas por outros elementos químicos.
As partículas de poeira aderem umas às outras, eventualmente formando grãos cada vez maiores. As forças gravitacionais do disco atraem estes grãos e partículas maiores até que é formado um núcleo sólido. Isto leva então à acreção de ambos os sólidos e gases para, eventualmente, formar um planeta gigante. Esta teoria prevê que as proporções dos diferentes elementos no planeta são melhorados relativamente às da sua estrela, especialmente o oxigénio, que é suposto ser o mais melhorado. Assim que o planeta gigante se forma, espera-se que o seu oxigénio atmosférico seja largamente englobado dentro de moléculas de água.
Os níveis muito baixos de vapor de água encontrados neste estudo levantam uma série de perguntas sobre os ingredientes que levam à formação de planetas. Existem tantas coisas que ainda não sabemos sobre os exoplanetas, e por isso isto abre um novo capítulo na compreensão de como os planetas e sistemas solares se formam," afirma Drake Deming da Universidade de Maryland, que liderou um dos estudos percursores. "O problema é que estamos supondo que a água é tão abundante nos outros sistemas como no nosso. O que o nosso estudo nos mostra é que as características da água podem ser muito mais fracas do que as nossas expectativas."
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