O espectrômetro orbital Rosetta para análise de íons e neutros (ROSINA) orbitou o cometa 67P para revolucionar nossa compreensão da composição do material cometário. Uma descoberta importante do satélite foi explorar a composição do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Em um novo relatório publicado na Science Advances, Ahmed Mahjoub e uma equipe de cientistas planetários do Jet Propulsion Lab da CalTech, do Space Science Institute Colorado e da Universidade de Berna, na Suíça, usaram os dados do ROSINA para estudar partículas de poeira volatilizadas durante um evento de poeira em setembro de 2016.
Os cientistas relataram a detecção de grandes espécies de organossulfurados na superfície do cometa. Eles então realizaram simulações de laboratório para indicar a formação desse material a partir de reações químicas iniciadas pela irradiação de gelos mistos contendo sulfeto de hidrogênio. Os resultados destacaram a importância da química do enxofre cometário e sua presença em materiais pré-cometários para facilitar a detecção de materiais organossulfurados em outros cometas e pequenos corpos gelados usando o Telescópio Espacial James Webb.
Pousando em um cometa
Quando a missão Rosetta visitou o cometa 67P, o satélite revelou percepções notáveis para as diversas moléculas do cometa. Os pesquisadores detectaram compostos orgânicos usando um instrumento de sensoriamento remoto, espectrometria de imagens térmicas visíveis e infravermelhas e uma série de instrumentos, incluindo ROSINA, Ptolemy e o experimento de composição e amostragem de cometas. As medições feitas com o ROSINA forneceram informações substanciais da química orgânica complexa em materiais cometários, juntamente com mais informações sobre a composição das fases semivoláteis do cometa 67P.
As medições revelaram ainda a detecção de sais de amônio. Neste trabalho, Mahjoub e seus colegas discutiram os dados coletados da sonda Rosetta e ROSINA durante um evento de maior impacto de poeira no instrumento. Eles interpretaram os dados para revelar a presença de grandes moléculas organosulfuradas com baixa volatilidade incorporadas nos grãos de poeira do cometa 67P. A equipe completou simulações em laboratório da química orgânica que começou no cometa devido à irradiação de misturas simples de gelo na presença ou ausência de sulfeto de hidrogênio. Os resultados indicaram a predominância de enxofre no ambiente e uma possível origem química do gelo para as espécies portadoras de enxofre no material cometário.
O evento de poeira
Antes de pousar no cometa, a Rosetta voou em órbitas elípticas durante as últimas semanas de sua missão com a altitude do pericentro gradualmente reduzida. Em setembro de 2016, a espaçonave atingiu sua menor distância do cometa. Supõe-se que a sonda espacial tenha sido atingida por um pedaço de gelo ou poeira antes disso, o que levou à observação de plumas de gás de alta densidade por cerca de 3 horas nas proximidades do instrumento.
As medições feitas durante o estudo indicaram a abundância de uma variedade de moléculas contendo enxofre, antes e depois do evento de poeira. A equipe realizou medições de espectrometria de massa para identificar o sulfeto de carbonila e o dissulfeto de carbono como espécies que não aumentaram significativamente durante o evento devido à sua maior volatilidade, quando comparadas com o dióxido de enxofre, que aumentou cerca de duas ordens de grandeza. A equipe monitorou ainda mais a presença de moléculas organo-sulfurosa semivoláteis na superfície do cometa 67P.
Simulações em laboratório
Os dados do espectrômetro de massa de dupla focagem ROSINA (ROSINA-DFMS) obtidos durante o evento de poeira mostraram que a química do enxofre é mais complexa e diversa do que até agora conhecido ou assumido por meio de medições no coma não perturbado do cometa. Mahjoub e seus colegas assumiram que esse resultado resultou da química do gelo envolvendo sulfeto de hidrogênio. Para explorar isso no laboratório, a equipe realizou experimentos de irradiação de elétrons em misturas de gelo na presença ou ausência das moléculas.
A configuração experimental incluiu uma câmara de aço inoxidável de alto vácuo, onde a equipe depositou gelos em um substrato de ouro ligado a um dedo frio de um criostato de hélio por meio de um gás, para preparar misturas de gases. A configuração incluía um ganho de elétrons na câmara e um copo de Faraday para monitorar a corrente do feixe de elétrons. A equipe detectou as amostras em evolução com um espectrômetro infravermelho com transformada de Fourier. Outros experimentos destacaram a rápida dissociação do sulfeto de hidrogênio na configuração, em comparação com amostras de metanol e água usadas em experimentos semelhantes, para produzir uma alta concentração de radicais reativos contendo enxofre para afetar predominantemente a química nos filmes de gelo.
Panorama
Desta forma, Ahmed Mahjoub e colegas caracterizaram heteropolímeros orgânicos em pequenos grãos gelados interestelares e corpos gelados. Eles assumiram que a química do gelo de sulfeto de hidrogênio é provável para as espécies observadas. Eles destacaram a presença de outros caminhos para formar compostos organossulfurados no meio interestelar difuso e na nebulosa solar. Usando simulações em laboratório, os cientistas mostraram que os compostos orgânicos contendo enxofre podem ser formados por meio do bombardeio de íons de enxofre de gelos astrofísicos contendo constituintes de carbono, oxigênio e nitrogênio.
O Telescópio Espacial James Webb incorporado durante este trabalho pode aumentar a compreensão da química do sistema solar, incluindo cometas e asteroides. Este instrumento também pode ajudar os pesquisadores a desvendar a composição de uma variedade desses corpos interestelares juntamente com suas semelhanças ou diferenças, para entender a formação e evolução do sistema solar; onde a química do enxofre é de interesse. O destino do enxofre tem um papel fundamental na evolução dos cometas e corpos gelados interestelares, embora muito do seu papel nos blocos de construção do sistema solar ainda não seja conhecido. O elemento, no entanto, possui capacidade promissora para responder a origem e evolução desses pequenos corpos gelados.
Publicado em 03/07/2023 13h06
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