Medidas do brilho infravermelho da face diurna mostram temperatura mais baixa que o previsto para um corpo sem ar
Uma equipe internacional de astrônomos anunciou a evidência mais forte até agora de uma atmosfera em um planeta rochoso fora do Sistema Solar. O alvo é TOI-561 b, uma super-Terra de período ultracurto que orbita uma estrela com cerca de 10 bilhões de anos localizada a aproximadamente 280 anos-luz da Terra. Observações realizadas com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) em maio de 2024, usando o espectrógrafo NIRSpec, revelaram propriedades térmicas que não se encaixam em um cenário de superfície exposta sem atmosfera.
Método: eclipses secundários para isolar a emissão do planeta
Os pesquisadores aproveitaram os chamados eclipses secundários — momentos em que o planeta passa atrás da estrela e sua contribuição de luz some temporariamente — para separar a luz emitida pelo planeta do brilho estelar. Comparando o brilho do sistema antes e durante esses eclipses, foi possível obter diretamente a emissão infravermelha da face voltada para a estrela e estimar a temperatura diurna de TOI-561 b.
Se o planeta estivesse sem atmosfera, modelos apontavam para temperaturas próximas de 2.700 °C na face diurna, valor compatível com rochas derretendo à superfície. O JWST mediu, no entanto, cerca de 1.700 °C — aproximadamente 1.000 °C mais frio do que o esperado para um corpo literalmente nu.
Interpretação: atmosfera sustentada por um oceano de magma
Para explicar a discrepância, a equipe testou combinações de superfícies e atmosferas plausíveis. Os resultados sugerem a necessidade de uma atmosfera relativamente densa e rica em voláteis, capaz de transportar calor por ventos intensos do lado diurno para o noturno, reduzindo a temperatura observada na face iluminada. Os autores propõem um ciclo dinâmico em que um oceano de magma na superfície libera gases que alimentam a atmosfera, enquanto processos físico-químicos reabsorvem parte desses voláteis, criando um equilíbrio entre saída e retenção de gases.
Segundo os cientistas, esse mecanismo — descrito por um dos coautores como ‘uma bola de lava úmida’ — explicaria a persistência da atmosfera mesmo sob a intensa radiação e vento estelar esperados para planetas tão próximos da sua estrela.
Indícios prévios já sinalizavam algo incomum
Observações anteriores do satélite TESS haviam indicado que TOI-561 b tem uma densidade menor do que a prevista para um corpo puramente rochoso, sugerindo a presença de voláteis ou uma composição interna atípica. A nova medição térmica com o JWST fornece evidência direta da interação entre superfície quente e envoltório gasoso, ampliando a interpretação dos dados de massa e raio.
Implicações para formação, evolução e estudo de exoplanetas
O achado desafia a suposição de que planetas rochosos em órbitas extremamente próximas perdem rapidamente qualquer atmosfera por fotoevaporação. Em vez disso, ele indica que processos geofísicos internos, como outgassing de um oceano de magma, podem criar e manter envoltórios gasosos mesmo em condições extremas. Isso abre uma janela para inferir a geologia e o interior desses mundos por meio de observações atmosféricas.
Os autores destacam ainda que a combinação de eclipses secundários com modelos físico-químicos permite investigar como calor, ventos e composição interagem em ambientes onde rochas derretem e gases são constantemente reciclados. Esses resultados ajudam a refinar teorias sobre formação e evolução planetária e ampliam o leque de possíveis atmosferas em exoplanetas rochosos.
Próximos passos incluem observações adicionais com o JWST para buscar assinaturas espectrais mais detalhadas da composição atmosférica e campanhas complementares para medir variações temporais que indiquem atividade geológica contínua. Entender a composição desses voláteis será crucial para confirmar o modelo do oceano de magma e avaliar quão comuns são esses sistemas na galáxia.
Equipe e contexto: o trabalho foi liderado por Johanna Teske, do Laboratório Carnegie de Estudos da Terra e dos Planetas, com contribuições de Anjali Piette (Universidade de Birmingham) e Tim Lichtenberg (Universidade de Groningen), entre outros pesquisadores. As observações foram realizadas com o JWST/NIRSpec em maio de 2024 e complementam dados prévios do satélite TESS.
