Atmosfera de Vénus a três dimensões prepara futuras observações de exoplanetas rochosos 

Conceção artística de um exoplaneta semelhante a Vénus, em órbita da sua estrela

Conceção artística de um exoplaneta semelhante a Vénus, em órbita da sua estrela

Dana Berry / Skyworks Digital / CfA

Uma equipa de investigadores escolheu um planeta a 106 anos-luz, com 1,37 vezes o diâmetro da Terra, descoberto em 2022, para apresentar a primeira simulação a três dimensões do clima de um planeta de tipo rochoso com as características que atualmente conhecemos em Vénus, segundo comunicado de imprensa do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA).

O planeta, de nome LP 890-9 c, orbita a sua estrela a uma distância que o coloca na zona de habitabilidade, mas muito próximo do limite de efeito de estufa descontrolado que presenciamos em Vénus. Os resultados da simulação deste hipotético exo-Vénus foram apresentados por uma equipa internacional liderada por Diogo Quirino, que desenvolveu este trabalho enquanto investigador do IA, e por Gabriella Gilli, colaboradora do IA e investigadora do Instituto de Astrofísica de Andaluzia (IAA–CSIC), num artigo da revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

O potencial deste planeta para ser semelhante a Vénus torna-o um alvo ideal para estudos que procuram compreender a evolução da atmosfera em planetas do tipo terrestre e explicar a divergência climática que hoje observamos entre a Terra e Vénus. Esta simulação, que utilizou um modelo físico-matemático da circulação global da atmosfera inicialmente desenvolvido pelo Laboratório de Meteorologia Dinâmica (Laboratoire de Météorologie Dynamique - LMD), em França, ajudará a preparar observações deste e de outros planetas rochosos com os instrumentos do atual Telescópio Espacial James Webb (JWST), ou do futuro Extremely Large Telescope (ELT), entre outros.

“Este modelo 3D pretende constituir-se como suporte para a interpretação de futuras observações por estes instrumentos, o que nos permitirá caracterizar melhor o que estamos a ver na atmosfera deste tipo de exoplanetas assim que as observações estejam disponíveis”, diz Diogo Quirino, que começou este trabalho ainda durante o mestrado em Ciências Geofísicas, com especialização em Meteorologia e Oceanografia, na Ciências ULisboa. “As simulações aqui apresentadas, aplicadas a este exoplaneta, constituem-se como o primeiro passo na direção dessa caracterização, a qual passa pela previsão da temperatura e da circulação atmosférica e o modo como estas influenciam as observações.”

LP 890-9 c orbita no limite interior da Zona Habitável de uma anã vermelha, uma estrela mais pequena e mais fria do que o Sol. No entanto, numa fase mais jovem da estrela, este planeta pode ter recebido um nível de radiação com implicações para a evolução de uma possível atmosfera. “Pensa-se que o limite interior da zona de habitabilidade seja difuso,o que significa que uma atmosfera do tipo de Vénus é possível na zona de habitabilidade e que esta zona não é de todo uma garantia de haver oceanos e vida”, diz Diogo Quirino. Gabriella Gilli acrescenta: “A ideia deste trabalho é estarmos preparados para quando detetarmos um planeta análogo a Vénus sermos capazes de o reconhecer como tal.”

Com base na hipótese de que o clima de LP 890-9 c evoluiu para uma atmosfera moderna do tipo de Vénus, os autores simularam-na com uma pressão à superfície 92 vezes superior à da Terra, composição química dominada em 96,5% por dióxido de carbono e um coberto global de nuvens de ácido sulfúrico. Estudos anteriores indicam que, de facto, a acumulação de dióxido de carbono na atmosfera é um dos cenários prováveis de evolução em planetas do tipo terrestre que orbitam estrelas anãs vermelhas. A equipa oferece assim previsões para a temperatura e a intensidade dos ventos no topo das nuvens, assim como o número de observações que serão necessárias para que se possa fazer a caracterização atmosférica deste planeta.

“Uma das potencialidades dos modelos 3D é a sua capacidade para calcular a radiação que é emitida pelo planeta em determinadas regiões do espectro eletromagnético”, diz Diogo Quirino. O investigador calculou como a radiação infravermelha emitida pelo planeta poderá variar ao longo da sua órbita, o que pode produzir padrões que estejam associados à presença de uma atmosfera. “Este observável permite-nos prever como a radiação proveniente do planeta varia no tempo para um observador terrestre, o que permite inferir como é feita a distribuição de energia na atmosfera do planeta”.

Não se sabe ainda se existem exo-Vénus, mas os modelos e as simulações tridimensionais, baseadas no conhecimento que temos sobre o Sistema Solar, são essenciais para que os cientistas possam ter ferramentas úteis e operacionais no momento da descoberta de planetas extra-solares. Diogo Quirino está já a analisar o exoplaneta TRAPPIST-1 c, a 39 anos-luz, um estudo de caso para um possível exo-Vénus, explica o investigador. “Vamos também criar uma matriz de exoplanetas do tipo de Vénus, em que variamos as suas características como o raio, a gravidade, a pressão atmosférica à superfície ou a inclinação do eixo de rotação, para estudar o impacto destas características na atmosfera e no clima”, conclui.

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