Pesquisa publicada em Astronomia da Natureza avança nossa compreensão do escape atmosférico em exoplanetas de baixa massa, detalhando os processos de escape hidrodinâmicos e introduzindo um novo método de classificação baseado na massa, raio e distância orbital do planeta. Este estudo ajuda a prever o impacto de tais fugas na massa, no clima e na habitabilidade do planeta. Crédito: SciTechDaily.com
Novas pesquisas melhoram a compreensão do escape atmosférico em exoplanetas, concentrando-se na classificação e nos impactos na habitabilidade.
Um novo estudo aumenta a nossa compreensão dos violentos processos de escape atmosférico de exoplanetas de baixa massa, especificamente um processo conhecido como escape hidrodinâmico. Revela vários mecanismos que impulsionam o escape hidrodinâmico e propõe um novo método de classificação para a compreensão destes processos de escape. A pesquisa foi publicada em 9 de maio em Astronomia da Natureza e conduzido pelo Dr. Jianheng Guo dos Observatórios de Yunnan da Academia Chinesa de Ciências.
Fuga hidrodinâmica em exoplanetas
Os exoplanetas, isto é, planetas fora do nosso sistema solar, são um tema popular na investigação astronómica. A atmosfera desses planetas pode sair do planeta e entrar no espaço por vários motivos. Uma dessas razões é o escape hidrodinâmico, que se refere à saída da alta atmosfera do planeta como um todo. Este processo é muito mais intenso do que o processo de fuga de partículas previsto nos planetas do nosso sistema solar.
Os cientistas teorizam que o escape atmosférico hidrodinâmico ocorreu nos estágios iniciais de alguns dos planetas do nosso sistema solar, como Vênus e Terra. Se a Terra tivesse perdido toda a sua atmosfera através deste processo, poderia ter-se tornado tão desolada como Marte. Contudo, esta fuga intensa já não ocorre em planetas como a Terra.
Em contraste, telescópios espaciais e terrestres observaram que o escape hidrodinâmico ainda ocorre em alguns exoplanetas que estão muito próximos das suas estrelas hospedeiras. Este processo não só altera a massa do planeta, mas também afecta o clima e a habitabilidade do planeta.
Vários mecanismos de condução que afetam os escapes hidrodinâmicos em exoplanetas de baixa massa. Crédito: Jianheng Guo
Mecanismos de Escape Atmosférico
Neste estudo, o Dr. Guo descobriu que o escape atmosférico hidrodinâmico de exoplanetas de baixa massa ricos em hidrogênio poderia ser impulsionado isoladamente ou em conjunto pela energia interna do planeta, pelo trabalho realizado pelas forças de maré da estrela ou pelo aquecimento pelo ultravioleta extremo da estrela. radiação.
Antes deste estudo, os investigadores tinham que confiar em modelos complexos para descobrir qual o mecanismo físico que impulsionava a fuga hidrodinâmica num planeta, e as conclusões eram muitas vezes obscuras. Este estudo propõe que os parâmetros físicos básicos da estrela e do planeta – como massa, raio e distância orbital – são suficientes para classificar os mecanismos de escape hidrodinâmico de planetas de baixa massa.
Novos insights sobre a dinâmica de fuga atmosférica
Em planetas com baixa massa e grande raio, energia interna suficiente ou alta temperatura podem levar ao escape atmosférico. Este estudo mostra que a utilização do parâmetro clássico de Jeans – uma relação entre a energia interna do planeta e a energia potencial – pode determinar se a fuga acima mencionada ocorre.
Para planetas onde a energia interna não pode conduzir à fuga atmosférica, o Dr. Guo definiu um parâmetro de Jeans atualizado, introduzindo forças de maré das estrelas. Com o parâmetro Jeans atualizado, os papéis das forças de maré da estrela e da radiação ultravioleta extrema na condução do escape atmosférico podem ser distinguidos com facilidade e precisão.
Conclusão e implicações
Além disso, este estudo revela que planetas com alto potencial gravitacional e baixa radiação estelar têm maior probabilidade de experimentar um escape atmosférico hidrodinâmico lento; caso contrário, o planeta sofrerá principalmente uma fuga hidrodinâmica rápida.
Este estudo ajuda os cientistas a compreender como a atmosfera de um planeta evolui ao longo do tempo, o que é importante para explorar a evolução e a origem dos planetas de baixa massa. Desta forma, podemos compreender melhor a habitabilidade e as histórias evolutivas destes mundos distantes.
Referência: “Caracterização dos regimes de escape hidrodinâmico de exoplanetas de baixa massa” por JH Guo, 9 de maio de 2024, Astronomia da Natureza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02269-w
