James Webb: uma "mina de ouro" para estudar o clima de planetas distantes

Sendo claramente um versátil observatório satélite, o Telescópio Espacial James Webb (JWST, siglas em inglês), possui uma visão privilegiada a partir da sua posição em órbita, distando 1,5 milhões de quilómetros da Terra, no Espaço. Ao contrário dos telescópios terrestres, o James Webb não tem como obstáculo a nebulosa atmosfera do nosso Planeta.

Relativamente ao Telescópio Espacial Hubble (HST, siglas em inglês), o James Webb, por ter ao seu dispor uma capacidade recolha de luz cinco vezes maior, consegue obter sinais ténues de mundos longínquos, recorrendo às suas capacidades espectroscópicas. Além disso – explica Jérémy Leconte, astrofísico da Universidade de Bordéus em França – "Antes do Telescópio Espacial James Webb, apenas um número muito pequeno de moléculas podia ser observado, tais como água, monóxido de carbono e sódio".

James Webb, um telescópio que veio verdadeiramente revolucionar a Ciência

No início de 2022, o James Webb permitiu aos astrofísicos observar um exoplaneta em torno de uma estrela semelhante ao sol, a 700 anos-luz de distância. A luz estelar que passava pela atmosfera do planeta escaldante WASP-39b, semelhante a Júpiter, oferece aos astrónomos uma pequena ideia da química dos céus alienígenas.

O facto de o observatório JWST permitir detetar uma maior variedade de moléculas, incluindo dióxido de carbono, nos céus do WASP-39b faz com que “isto seja verdadeiramente revolucionário”, de acordo com Leconte. Uma vez que a presença de dióxido de carbono na atmosfera pode indicar a existência de vida orgânica no planeta.

Ao observarmos os planetas e estrelas que nos rodeiam estaremos perante a melhor oportunidade de caracterizar as suas atmosferas. Há sete planetas rochosos a orbitar a estrela-anã TRAPPIST-1 que são, agora, o objeto de interesse de Leconte, ainda para mais porque estão numa área habitável, com temperatura ideal para a água permanecer líquida.

Neste sentido, o astrofísico desenvolveu um simulador em 3D para realizar testes em planetas simulados com características conhecidas, tais como a presença de água líquida. Os testes e respetivas respostas do simulador serão comparadas com as características conhecidas.

Estarão as respostas sobre exoplanetas “perto de casa”?

Milhares de exoplanetas serão provavelmente descobertos nos próximos anos. Serão os modelos capazes de fornecer perspetivas precisas? Algumas das respostas sobre exoplanetas distantes poderão residir perto de nós, no nosso Sistema Solar, e nos seus quatro maiores planetas: Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno. A missão Juno, e as naves espaciais Cassini e Voyager 2 proporcionaram, respetivamente, imagens espetaculares de Júpiter, detalhes sobre Saturno e imagens da atmosfera de Urano e Neptuno.

"Capturámos imagens gloriosas destes planetas, com todos estes sistemas de tempestades rodopiantes e riscas coloridas como se fossem doces, que são padrões de circulação meteorológica em grande escala", disse o cientista planetário Leigh Fletcher da Universidade de Leicester, "mas é apenas um instantâneo das suas atmosferas e climas num determinado momento no tempo".

Fletcher lidera um projeto chamado GIANTCLIMES que busca reunir peças dispersas do “puzzle” das suas atmosferas em constante mudança. Utilizaram observações anteriores de telescópios na Terra para compreender os ciclos naturais nos quatro planetas gigantes durante várias décadas, preparando-os para os novos mapas destes mundos, agora gerados pelo JWST.

Os “gigantes de gelo” Urano e Neptuno são os planetas mais distantes do Sistema Solar e ainda possuem uma “atmosfera misteriosa”. O hidrogénio e o hélio são os seus principais gases, mas há outros, como o metano. Estes dois planetas possuem um enorme potencial para novas descobertas, contudo, segundo Fletcher, os cientistas não têm “um bom controlo sobre o funcionamento das atmosferas destes gigantes do gelo em comparação com os gigantes de gás mais estudados”, isto é, Júpiter e Saturno.

Neve de metano

Saturno tem sistemas de tempestades maciças e Neptuno tempestades de neve com metano. Nos padrões climáticos a variável-chave é sempre a temperatura, com temperaturas frias, geladas, no distantes Neptuno e Urano. Os primeiros mapas publicados de temperaturas atmosféricas elevadas na estratosfera de Urano são um avanço na deteção de surpreendentes sistemas de circulação sazonal e pontos brilhantes sobre os pólos.

Estima-se também que os planetas gigantes possuam estações extremamente longas. "Vemos estações que modulam as temperaturas atmosféricas e nuvens e precipitações tal como no planeta Terra", afirma Fletcher, “mas também vemos ciclos naturais regulares na atmosfera que não são sazonais”. Só agora o tempo está a começar a ser compreendido nos planetas gigantes.

A atmosfera de Neptuno mostrou atividade meteorológica e uma tempestade substancial, contudo, o que mais surpreendeu a equipa foi ter descoberto que o planeta parece ter arrefecido durante o verão, em vez de ter aquecido.

Possíveis semelhanças entre exoplanetas e os quatro gigantes gasosos

É possível que os exoplanetas estudados pelos cientistas também possam ser detentores de ciclos naturais semelhantes. O objetivo final, de acordo com Fletcher, passa por “tentar ter previsão meteorológica ou previsão climática para todos os planetas, e não apenas para os do nosso Sistema Solar".

O Telescópio Espacial James Webb permitirá aos cientistas, não só uma melhor visão dos céus dos planetas nos longínquos confins do Sistema Solar, como também de mundos a anos-luz de distância, alguns dos quais possivelmente envolvidos por atmosferas protetoras e com condições terrestres propícias à vida extraterrestre.