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K2-18b: Que segredos desconhecidos estão escondidos na atmosfera de hidrogênio deste planeta extraterrestre?
K2-18b é um exoplaneta que orbita a estrela anã vermelha K2-18, a cerca de 124 anos-luz da Terra. O planeta é classificado como sub-Netuno em tamanho, com um raio cerca de 2,6 vezes o da Terra, e orbita dentro da zona habitável de sua estrela-mãe em um período de 33 dias. Isso significa que recebe tanta luz estelar quanto a Terra. O planeta foi descoberto pela primeira vez com o telescópio espacial Kepler e mais tarde observado pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) para estudar sua atmosfera.
Em 2019, cientistas relataram pela primeira vez a presença de vapor d'água na atmosfera do K2-18b, uma descoberta que atraiu grande atenção.
Em 2023, o JWST detectou dióxido de carbono e metano na atmosfera de K2-18b. Diferentes interpretações destes dados sugerem que K2-18b pode ser um planeta aquoso com uma atmosfera rica em hidrogénio, ou um mini-Netuno rico em gás. Em qualquer caso, K2-18b é mais uma imitação de Netuno ou Urano do que das condições habitáveis da Terra. Isso gerou extensas discussões sobre sua habitabilidade potencial.
Características do jardim de infância ao 18º ano
K2-18 é uma estrela anã M localizada na constelação de Leão com uma temperatura de apenas 3.457 K e um raio de apenas 45% do Sol. A estrela tem aproximadamente 2,4 bilhões de anos e exibe atividade estelar moderada. A estrela também hospeda um planeta na órbita de K2-18b, K2-18c, que pode interagir com K2-18b através de efeitos de maré.
Propriedades físicas de K2-18b
K2-18b tem um raio de 2,610±0,087 R🜨 e uma massa de 8,63±1,35 ME. A densidade do planeta sugere que ele pode ter uma camada externa rica em hidrogênio, possivelmente um núcleo rochoso mais um envelope espesso, ou ter uma composição semelhante à de Netuno. Esses planetas de tamanho moderado são surpreendentemente raros, formando o que é conhecido como vale do raio. O planeta pode ter levado milhões de anos para se formar, mas é improvável que o aquecimento das marés tenha contribuído para este processo.
Possível existência de oceano
A questão de saber se existe água líquida em K2-18b permanece obscura. Embora dados anteriores sugerissem que a água estava num estado supercrítico, as observações do JWST apontaram para a possível existência de um oceano líquido. Mas confirmar isto é muito difícil porque a existência de um oceano não pode ser deduzida apenas da sua massa e raio.
Os pesquisadores disseram: No estado supercrítico, não existe mais uma fronteira entre o líquido e o gás, tornando mais difícil definir a existência do oceano.
Pesquisas anteriores acreditavam que pode haver outros componentes na atmosfera do K2-18b, como amônia, moléculas simplificadas de carbono, etc., mas modelos diferentes têm explicações diferentes para esses componentes, e a comunidade científica ainda está debatendo.
Atmosfera e clima
De acordo com observações do Telescópio Espacial Hubble, K2-18b tem uma atmosfera de hidrogénio e ainda há alguma incerteza sobre a presença de vapor de água. As observações do JWST mostram que a concentração de vapor d'água na atmosfera é extremamente baixa, inferior a 0,1%. Além disso, o JWST observou que o metano e o dióxido de carbono representam, cada um, cerca de 1% da atmosfera. As concentrações de outros óxidos de carbono não foram determinadas e apenas os limites superiores estão disponíveis. A atmosfera representa 6,2% da massa do planeta e sua composição pode ser semelhante à de Netuno ou Urano.
Evolução Planetária
A atmosfera superior de K2-18b será afetada pela radiação de alta energia da estrela-mãe. Esta radiação de alta energia aquecerá a atmosfera e formará gás hidrogénio, o que poderá levar à fuga da atmosfera. Tal processo sugere que mesmo que este processo continue, K2-18b pode não perder completamente a sua atmosfera durante a sua vida.
Habitabilidade
Este planeta está localizado na zona habitável da sua estrela e a quantidade de radiação estelar que recebe é de cerca de 1368+114−107 W/m2, o que é semelhante à Terra. No entanto, a forma de confirmar a verdadeira habitabilidade do K2-18b dependerá da composição da sua atmosfera e do albedo das suas nuvens. As observações sugerem que a atmosfera profunda do planeta pode estar superaquecida, enquanto as camadas ricas em água podem ser adequadas para o desenvolvimento da vida.
Os micróbios podem sobreviver em ambientes ricos em hidrogénio, sugerindo que o hidrogénio não é um obstáculo à vida.
K2-18b é certamente um tema atraente de pesquisa. Com o Telescópio Espacial James Webb de volta ao espaço, espera-se que a exploração aprofundada do planeta revele mais segredos. Então, este planeta pode realmente sustentar vida?
