Um exoplaneta orbitando uma estrela anã a 124 anos-luz da Terra fez manchetes em todo o mundo em abril de 2025. Pesquisadores da Universidade de Cambridge relataram que o planeta K2-18b poderia ser um mundo marinho com um oceano global profundo repleto de vida. No entanto, um estudo agora mostra que os chamados sub-Netunos, como o K2-18b, são altamente improváveis de serem mundos dominados por água e que as condições lá estão longe de serem favoráveis à vida. “A água em planetas é muito mais limitada do que se acreditava anteriormente”, observa Caroline Dorn, professora de exoplanetas do ETH Zurich.
O estudo foi conduzido sob a liderança do ETH Zurich, em colaboração com pesquisadores do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg e da Universidade da Califórnia em Los Angeles. K2-18b é maior que a Terra, mas menor que Netuno, colocá-lo em uma classe de planetas que não existem em nosso sistema solar. No entanto, observações mostram que eles são comuns no espaço exterior. Alguns desses sub-Netunos provavelmente se formaram longe de sua estrela central, além da chamada linha de neve, onde a água congela em gelo e depois migra para dentro.
Até agora, assumiu-se que alguns desses planetas puderam acumular quantidades particularmente grandes de água durante sua formação e agora abrigam oceanos globais profundos sob uma atmosfera rica em hidrogênio. Especialistas referem-se a eles como planetas Hycean: uma combinação de “hidrogênio” e “oceano.”
Levando em conta a química
“Nossos cálculos mostram que esse cenário não é possível”, afirma Dorn. Isso ocorre porque uma vulnerabilidade fundamental dos estudos anteriores foi que eles ignoraram qualquer acoplamento químico entre a atmosfera e o interior do planeta. “Agora levamos em consideração as interações entre o interior do planeta e sua atmosfera”, explica Aaron Werlen, um pesquisador da equipe de Dorn e autor principal do estudo que foi publicado na The Astrophysical Journal Letters.
Os pesquisadores assumem que, em um estágio inicial de formação, os sub-Netunos passaram por uma fase em que estavam cobertos por um profundo e quente oceano de magma. Uma camada de gás hidrogênio garantiu que essa fase fosse mantida por milhões de anos.
“Em nosso estudo, analisamos como as interações químicas entre os oceanos de magma e as atmosferas afetam o conteúdo de água dos jovens exoplanetas sub-Netuno”, diz Werlen.
Para isso, os pesquisadores usaram um modelo existente que descreve a evolução planetária ao longo de um período específico de tempo. Eles combinaram isso com um novo modelo que calcula os processos químicos que ocorrem entre o gás na atmosfera e os metais e silicatos no magma.
Água desaparecendo para o interior
Os pesquisadores calcularam o estado de equilíbrio químico de 26 componentes diferentes para um total de 248 planetas modelo. As simulações computacionais mostraram que os processos químicos destroem a maioria das moléculas de H2O. O hidrogênio (H) e o oxigênio (O) se ligam a compostos metálicos, e estes desaparecem em grande parte no núcleo do planeta.
Embora a precisão de tais cálculos tenha algumas limitações, os pesquisadores estão convencidos pelos resultados. “Focamos nas principais tendências e podemos ver claramente nas simulações que os planetas têm muito menos água do que originalmente acumularam”, explica Werlen. “A água que realmente permanece na superfície como H2O está limitada a poucos por cento no máximo.”
Em uma publicação anterior, o grupo de Dorn já havia mostrado como a maioria da água de um planeta está escondida no interior. “No estudo atual, analisamos quanto há de água no total nesses sub-Netunos”, explica a pesquisadora, “De acordo com os cálculos, não existem mundos distantes com camadas massivas de água onde a água representa cerca de 50% da massa do planeta, como se pensava anteriormente. Mundos Hycean com 10-90% de água são, portanto, muito improváveis.”
Isso torna a busca por vida extraterrestre mais difícil do que se esperava. Condições favoráveis à vida, com água líquida suficiente na superfície, provavelmente existirão apenas em planetas menores, que provavelmente serão observáveis apenas com observatórios ainda melhores do que o Telescópio Espacial James Webb.
A Terra não é um caso especial
Dorn considera particularmente empolgante o papel de nossa Terra à luz dos novos cálculos que mostram que a maioria dos planetas distantes tem conteúdo hídrico semelhante ao do nosso planeta. “A Terra pode não ser tão extraordinária quanto pensamos. Em nosso estudo, pelo menos, parece ser um planeta típico”, diz ela.
Os pesquisadores também ficaram surpresos com uma diferença aparentemente paradoxal: os planetas com as atmosferas mais ricas em água não são aqueles que acumularam mais gelo além da linha de neve, mas sim planetas que se formaram dentro da linha de neve. Nestes planetas, a água não veio de cristais de gelo, mas foi produzida quimicamente quando o hidrogênio na atmosfera planetária reagiu com o oxigênio dos silicatos no oceano de magma para formar moléculas de H2O.
“Essas descobertas desafiam a ligação clássica entre formação rica em gelo e atmosferas ricas em água. Em vez disso, destacam o papel dominante do equilíbrio entre oceano de magma e atmosfera na formação da composição planetária”, conclui Werlen. Isso terá implicações de longo alcance para teorias de formação planetária e a interpretação das atmosferas de exoplanetas na era do Telescópio James Webb.
