Na próxima década, os investigadores vão começar a sondar a atmosfera de planetas que orbitam estrelas próximas e que sejam tão pequenos como a Terra e Vénus. No entanto, embora estes dois planetas sejam semelhantes em tamanho e densidade global - de tal forma que há quem lhes chame “gémeos” - as suas atmosferas não têm nada em comum. Seria possível distingui-los se fossem observados como exoplanetas? Esta foi a pergunta central de uma equipa de investigadores  liderada pelo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) fez de conta que Vénus estava longe, noutro sistema planetário – um exoplaneta – e perguntou que tipo de informação poderia extrair.

Os resultados foram publicados num artigo na revista Atmosphere e provam que as técnicas que estão a ser usadas para estudar exoplanetas gigantes quentes podem ser aplicadas com eficácia àqueles com diâmetro dez vezes menor.

O estudo também abre caminho à identificação de marcadores que possam discriminar entre atmosferas moderadas, dominadas por nitrogénio, como a da Terra, e aquelas maioritariamente compostas por dióxido de carbono, como a atmosfera quente e violenta de Vénus.

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“Os exoplanetas mais promissores para estudo encontram-se em ambientes irradiados semelhantes ao de Vénus, o que faz dos 'ExoVénus' os primeiros pequenos mundos que terão a sua atmosfera caracterizada”, explica Alexandre Branco, autor principal do estudo e estudante de mestrado no IA e na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa).

A equipa aplicou técnicas desenvolvidas para estudar atmosferas de gigantes gasosos a dados obtidos durante o trânsito de Vénus pelo Sol em 2012. Durante este fenómeno raro, a luz do Sol atravessou a atmosfera superior de Vénus, permitindo aos cientistas analisá-la como fariam com um exoplaneta.

Os resultados mostram que é possível usar essas técnicas para distinguir entre atmosferas como a da Terra, rica em nitrogénio, e as dominadas por dióxido de carbono, como a de Vénus. Este é um passo importante, pois a atmosfera quente e densa de Vénus é significativamente mais fácil de detetar em comparação com atmosferas moderadas, oferecendo uma janela única para futuras investigações.

A primeira “Terra” distante será, afinal, um outro "Vénus"?

Estudar a atmosfera de pequenos planetas como a Terra e Vénus é notoriamente difícil devido às suas dimensões reduzidas e sinais atmosféricos fracos. Contudo, avanços como o Extremely Large Telescope (ELT), do Observatório Europeu do Sul (ESO), e a missão espacial Ariel, da Agência Espacial Europeia (ESA), prometem mudar este cenário. Estes instrumentos, que contarão com contribuições portuguesas em ciência e tecnologia, serão capazes de caracterizar atmosferas de pequenos exoplanetas com maior precisão.

“As altas temperaturas intrínsecas aos planetas rochosos com uma atmosfera rica em dióxido de carbono criam um ambiente quimicamente ativo, facilitando a detecção deste tipo de atmosfera”, afirma Pedro Machado, do IA e Ciências ULisboa, coautor do estudo. A atmosfera densa e quente de Vénus, por exemplo, oferece uma assinatura forte nas observações, tornando-a um modelo ideal para testes de novas técnicas.

A atmosfera de Vénus é uma vitrine de extremos: cerca de 90 vezes mais densa que a da Terra, é composta predominantemente por dióxido de carbono, criando um efeito de estufa que eleva as temperaturas a níveis capazes de derreter chumbo. Embora, de longe, Vénus possa parecer semelhante ao nosso planeta, a sua realidade é muito distinta. “Detetámos assinaturas ténues de dióxido de carbono nos dados de Vénus que não seriam esperadas em atmosferas semelhantes à da Terra”, explica Olivier Demangeon, do IA e da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP).

Por outro lado, a identificação de isótopos de carbono e oxigénio em moléculas de dióxido de carbono também fornece pistas valiosas sobre a evolução atmosférica de Vénus. “Estimar as quantidades relativas de isótopos permite-nos compreender a história de temperatura e pressão do planeta”, comenta Branco. Esta abordagem também beneficiará a missão EnVision, da ESA, destinada a estudar a evolução passada de Vénus.

O estudo também tem implicações para a análise de outros planetas do Sistema Solar. Pedro Machado e a sua equipa adaptaram técnicas de observação de exoplanetas para sondar atmosferas de Júpiter e Saturno durante trânsitos estelares. Estes métodos poderão ser aplicados em futuras missões orbitais a Marte e Vénus, ampliando o alcance das descobertas.

Com a missão Ariel prevista para estudar cerca de 1.000 exoplanetas conhecidos, a aplicação destas técnicas promete revolucionar a astrofísica planetária. Pedro Machado, membro da direção do Consórcio Ariel, acredita que este é apenas o início. “Estamos a criar pontes entre o estudo de atmosferas de exoplanetas e os mundos do nosso Sistema Solar, permitindo compreender melhor a diversidade de planetas no universo”, conclui.