Dos sete planetas do tamanho da Terra que orbitam a estrela anã vermelha TRAPPIST-1, um mundo se tornou um foco especial para os astrônomos. Este planeta, TRAPPIST-1e, orbita dentro da “zona habitável” da estrela — uma região onde as temperaturas poderiam permitir que a água líquida existisse na superfície — mas apenas se o planeta tiver uma atmosfera para ajudar a regular essas condições. Onde a água líquida pode persistir, a possibilidade de vida segue naturalmente.
Dois artigos científicos recentes relatam as primeiras observações detalhadas do sistema TRAPPIST-1 feitas com o Telescópio Espacial James Webb da NASA. Esses estudos, publicados na Astrophysical Journal Letters, vêm de uma equipe de pesquisa que inclui Sukrit Ranjan, do Lunar and Planetary Laboratory da Universidade do Arizona. Os autores examinam cuidadosamente os dados coletados até agora e descrevem várias possibilidades plausíveis sobre como pode ser a atmosfera e a superfície de TRAPPIST-1e.
Um terceiro artigo, no entanto, pede cautela. Embora os primeiros achados sejam encorajadores e representem um grande passo em direção à compreensão de um dos exoplanetas potencialmente semelhantes à Terra mais próximos, Ranjan argumenta que são necessárias evidências mais robustas. Em particular, ele pede estudos mais rigorosos para testar se TRAPPIST-1e realmente possui uma atmosfera e se as sugestões iniciais de metano vistas pelo James Webb realmente vêm do planeta, e não de sua estrela hospedeira.
Um Sistema Planetário Compacto Perto de Casa
O sistema TRAPPIST recebe o nome da pesquisa que o identificou pela primeira vez — o projeto “Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope”. Esta família planetária está localizada a cerca de 39 anos-luz da Terra. Pode ser vista como uma versão reduzida do nosso próprio sistema solar, já que a estrela e todos os sete planetas caberiam confortavelmente dentro da órbita de Mercúrio. Os anos passam muito rápido lá: cada planeta TRAPPIST completa uma órbita ao redor da estrela em apenas poucos dias terrestres.
“A tese básica para TRAPPIST-1e é a seguinte: se ele tem uma atmosfera, é habitável”, disse Ranjan, que é professor assistente no LPL. “Mas, neste momento, a pergunta fundamental deve ser: ‘Uma atmosfera realmente existe?'”
Como Webb Procura por uma Atmosfera
Para investigar essa questão, a equipe usou o poderoso Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec) do Telescópio Espacial James Webb. Eles direcionaram o instrumento para o sistema TRAPPIST enquanto TRAPPIST-1e transitava — ou seja, passava em frente — à sua estrela hospedeira. Durante um trânsito, parte da luz estelar passa através de qualquer atmosfera ao redor do planeta e certos comprimentos de onda são absorvidos. Medindo essa luz filtrada, os astrônomos podem inferir quais gases estão presentes. Repetir esse processo durante vários trânsitos gradualmente aguça a imagem da química atmosférica do planeta.
Em quatro desses trânsitos de TRAPPIST-1e, a equipe viu indicações fracas de metano. No entanto, TRAPPIST-1 é uma estrela do tipo M, que tem cerca de um décimo do tamanho do Sol e apenas um pouco maior que Júpiter. Como as estrelas desse tipo têm propriedades físicas diferentes das do nosso Sol, Ranjan observa que os cientistas devem ser especialmente cautelosos ao interpretar qualquer sinal potencial planetário.
“Enquanto o Sol é uma estrela anã amarela brilhante, TRAPPIST-1 é uma anã vermelha ultrafria, o que significa que é significativamente menor, mais fria e mais fraca do que o nosso Sol”, explicou. “Fria o suficiente, na verdade, para permitir a presença de moléculas gasosas em sua atmosfera. Nós relatamos indícios de metano, mas a questão é: ‘o metano é atribuível a moléculas na atmosfera do planeta ou na estrela hospedeira?'”
Investigando o Mistério do Metano
Para explorar essa questão, Ranjan e seus colegas modelaram uma gama de atmosferas possíveis para TRAPPIST-1e, focando em cenários ricos em metano. Eles então calcularam quão provável cada caso seria, dado os dados do Webb. Na situação mais plausível testada, TRAPPIST-1e acabou se parecendo amplamente com Titã, a lua rica em metano de Saturno. Mesmo assim, a análise mostrou que este cenário continuava sendo muito improvável.
“Com base em nosso trabalho mais recente, sugerimos que a sugestão tentadora anteriormente relatada de uma atmosfera é mais provável de ser ‘ruído’ da estrela hospedeira”, disse Ranjan. “No entanto, isso não significa que TRAPPIST-1e não tenha uma atmosfera — apenas precisamos de mais dados.”
Ranjan também enfatiza que, apesar de suas notáveis capacidades, o Telescópio Espacial James Webb não foi projetado com planetas-exoplanetas pequenos e do tamanho da Terra como seus principais alvos.
“Ele foi projetado muito antes de sabermos que mundos assim existiam, e temos a sorte de que ele possa estudá-los”, disse. “Há apenas uma mão cheia de planetas do tamanho da Terra que existem para os quais ele poderia potencialmente medir qualquer tipo de composição atmosférica detalhada.”
Novas Missões e Técnicas no Horizonte
Observações futuras podem ajudar a resolver as incertezas. Um esforço promissor é a missão Pandora da NASA, um pequeno satélite atualmente em desenvolvimento e programado para ser lançado no início de 2026. Liderada por Daniel Apai, professor de astronomia e ciências planetárias no Steward Observatory da U of A, Pandora é especificamente destinada a estudar atmosferas de exoplanetas e suas estrelas hospedeiras. A espaçonave acompanhará estrelas que hospedam planetas potencialmente habitáveis antes, durante e após os trânsitos planetários, melhorando a capacidade dos cientistas de separar os efeitos estelares dos sinais atmosféricos verdadeiros.
Paralelamente, a equipe de pesquisa de TRAPPIST-1e está trabalhando em um programa maior de observações e aplicando novos métodos de análise que podem finalmente esclarecer se o planeta possui uma atmosfera. Uma abordagem chave é conhecida como trânsito duplo. Nesse método, os astrônomos observam a estrela em momentos em que tanto TRAPPIST-1e quanto TRAPPIST-1b, o planeta mais interno e sem atmosfera do sistema, cruzam em frente à estrela ao mesmo tempo.
“Essas observações nos permitirão separar o que a estrela está fazendo do que está acontecendo na atmosfera do planeta — caso ela tenha uma”, disse Ranjan.