Cientistas que utilizam o Telescópio Espacial James Webb (JWST) podem ter identificado a presença de água semipesada na atmosfera de WASP-39b, um planeta gigante que orbita uma estrela a quase 700 anos-luz da Terra. Este exoplaneta é um dos mais investigados pelo JWST, que já obteve um vasto conjunto de informações sobre ele, usando seus quatro instrumentos principais para observações em comprimentos de onda infravermelhos.
A análise dessas observações permite aos pesquisadores decifrar as assinaturas químicas presentes na atmosfera de um exoplaneta. Ao investigar a luz que atravessa essa camada gasosa, é possível identificar diferentes moléculas e, com isso, compreender melhor a evolução desse mundo distante.
A busca por água é fundamental na pesquisa planetária, pois ela pode fornecer insights cruciais sobre as condições ambientais de outros mundos. Para este novo estudo, os cientistas focaram em uma variante mais incomum da água, conhecida como água semipesada ou HDO, em vez da versão comum.
Descoberta de uma nova evidência de água no exoplaneta WASP-39b
A equipe de pesquisa, que publicou seus achados preliminares no servidor arXiv, investigou os isotopólogos da água. Estas são moléculas com a mesma composição química da água, mas com variações no hidrogênio. No HDO, por exemplo, um átomo de hidrogênio é substituído por deutério, um isótopo mais pesado que contém um nêutron adicional. Essa distinção permite aos astrônomos calcular a razão deutério-hidrogênio (D/H), um indicativo químico que pode traçar a origem da água de um planeta e sua evolução atmosférica ao longo do tempo.
Os especialistas confrontaram simulações computacionais da atmosfera de WASP-39b com os dados obtidos pelo JWST. Na análise, foram levados em conta diversos aspectos, como a temperatura, a presença de nuvens, as concentrações moleculares e a forma como a atmosfera interage com a luz.
Conforme os cientistas envolvidos no estudo, a razão D/H observada em WASP-39b aparenta ser significativamente superior à detectada nos gigantes gasosos do nosso próprio Sistema Solar, como Júpiter e Saturno. Essa particularidade transforma o exoplaneta em um objeto de estudo valioso para a compreensão do comportamento da água em ambientes planetários além dos conhecidos.
A seleção deste exoplaneta para a pesquisa deveu-se, em parte, à vasta quantidade de dados preexistentes sobre ele. Os pesquisadores confirmaram que o JWST conseguiu gerar o espectro de transmissão mais completo já registrado para um exoplaneta, o que oferece aos cientistas uma visão detalhada da sua composição atmosférica.
Como as condições severas podem ter modificado a água do planeta
A peculiar assinatura da água pode ser atribuída ao ambiente inóspito de WASP-39b. Este gigante gasoso, com baixa densidade e temperaturas elevadas, orbita muito próximo da sua estrela, o que expõe sua atmosfera a níveis extremos de radiação.
Uma das hipóteses para essa anomalia é a fuga atmosférica. Moléculas de água com hidrogênio comum, sendo mais leves, teriam maior probabilidade de escapar para o espaço. Em contrapartida, as moléculas mais pesadas, que contêm deutério, seriam mais resistentes à remoção. Dessa forma, com o passar do tempo, a atmosfera do planeta ficaria com uma concentração elevada de água semipesada.
Além disso, outros fenômenos atmosféricos podem ter tido influência. Os cientistas consideram que a mistura dos gases na atmosfera e as reações químicas provocadas pela luz da estrela central podem ter impactado a razão D/H medida pelo JWST.
A causa precisa para essa assinatura hídrica fora do comum ainda está sob investigação. Embora as observações forneçam um panorama químico minucioso, é provável que múltiplos processos tenham contribuído para o cenário atual que os astrônomos agora analisam.
A água no planeta pode indicar a sua história de formação
Outra teoria considerada pelos cientistas é que WASP-39b pode ter se originado em uma área mais distante e fria de seu sistema estelar, além da chamada “linha de gelo”. Nesse contexto, o planeta teria aglomerado materiais ricos em água nas regiões mais externas antes de migrar para sua órbita atual, mais próxima da estrela.
Os autores do estudo explicaram que “observações de gelos protoestelares desta região demonstram um grau de enriquecimento em deutério que se alinha com a razão D/H inferida em WASP-39b”. Eles também complementaram que “a validação deste cenário para reproduzir os valores observados demandará modelagem química aprofundada”.
Apesar da detecção, o exoplaneta WASP-39b não oferece condições para a vida como a conhecemos. É um gigante gasoso com temperaturas escaldantes, aproximando-se dos 1.000 graus Celsius. Contudo, a descoberta de HDO ilustra a capacidade do JWST de desvendar informações inéditas sobre mundos tão distantes.
Os pesquisadores reforçam que a água semipesada permanece como um dos indicadores químicos mais convenientes para investigar a água em outros planetas, devido aos seus sinais espectrais claros na atmosfera.
