Quando a sonda Rosetta da Agência Espacial Europeia descobriu oxigênio molecular abundante saindo do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P) em 2015, os cientistas ficaram intrigados. Eles nunca tinham visto um cometa emitir oxigênio, muito menos em tamanha abundância. Mas o mais alarmante foram as implicações mais profundas: que os pesquisadores tiveram que explicar tanto oxigênio, o que significava reconsiderar tudo o que eles achavam que já sabiam sobre a química do sistema solar primitivo e como ele se formou.
Uma nova análise, no entanto, liderada pelo cientista planetário Adrienn Luspay-Kuti no Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins (APL) em Laurel, Maryland, mostra que a descoberta de Rosetta pode não ser tão estranha quanto os cientistas imaginaram inicialmente. Em vez disso, sugere que o cometa tem dois reservatórios internos que fazem parecer que há mais oxigênio do que realmente existe.
“É uma espécie de ilusão”, disse Luspay-Kuti. “Na realidade, o cometa não tem essa alta abundância de oxigênio, pelo menos não em sua formação, mas acumulou oxigênio que fica preso nas camadas superiores do cometa, que é liberado de uma só vez.”
Embora comum na Terra, o oxigênio molecular (dois átomos de oxigênio duplamente ligados um ao outro) é marcadamente incomum em todo o universo. Ele se liga rapidamente a outros átomos e moléculas, especialmente os átomos universalmente abundantes de hidrogênio e carbono, de modo que o oxigênio aparece apenas em pequenas quantidades em apenas algumas nuvens moleculares. Esse fato levou muitos pesquisadores a concluir que qualquer oxigênio na nebulosa protossolar que formou nosso sistema solar provavelmente havia sido recolhido de forma semelhante.
Quando Rosetta encontrou oxigênio saindo do cometa 67P, no entanto, tudo virou de cabeça para baixo. Ninguém tinha visto oxigênio em um cometa antes e, como a quarta molécula mais abundante no coma brilhante do cometa (depois da água, dióxido de carbono e monóxido de carbono), precisava de alguma explicação. O oxigênio parecia sair do cometa com água, fazendo com que muitos pesquisadores suspeitassem que o oxigênio era primordial – o que significa que foi amarrado à água no nascimento do sistema solar e acumulado no cometa quando se formou mais tarde – ou formado a partir de água. após a formação do cometa.
Mas Luspay-Kuti e sua equipe estavam céticos. À medida que a forma de haltere do cometa gira gradualmente, cada “sino” (ou hemisfério) enfrenta o sol em vários pontos, o que significa que o cometa tem estações, então a conexão oxigênio-água pode não estar presente o tempo todo. Em prazos curtos, os voláteis podem ligar e desligar à medida que descongelam e recongelam com as estações.
Agora você vê, agora você não
Aproveitando essas estações, a equipe examinou os dados moleculares em períodos curtos e longos pouco antes do hemisfério sul do cometa entrar no verão e depois novamente quando o verão terminou. Conforme relatado em seu estudo, publicado em 10 de março na Nature Astronomy, a equipe descobriu que, à medida que o hemisfério sul se afastava e estava suficientemente longe do sol, a ligação entre oxigênio e água desapareceu. A quantidade de água que sai do cometa caiu vertiginosamente, então, em vez disso, o oxigênio parecia fortemente ligado ao dióxido de carbono e ao monóxido de carbono, que o cometa ainda emitia.
“Não há como isso ser possível sob as explicações anteriores sugeridas”, disse Luspay-Kuti. “Se o oxigênio fosse primordial e ligado à água em sua formação, não deveria haver nenhum momento em que o oxigênio se correlacionasse fortemente com o monóxido de carbono e o dióxido de carbono, mas não com a água”.
Em vez disso, a equipe propôs que o oxigênio do cometa não vem da água, mas de dois reservatórios: um feito de oxigênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono nas profundezas do núcleo rochoso do cometa; e uma bolsa mais rasa mais próxima da superfície onde o oxigênio se combina quimicamente com as moléculas de gelo de água.
A ideia é assim: um reservatório profundo de oxigênio, monóxido de carbono e gelo de dióxido de carbono está constantemente emitindo gases porque oxigênio, dióxido de carbono e monóxido de carbono vaporizam a temperaturas muito baixas. À medida que o oxigênio atravessa o interior do cometa em direção à superfície, no entanto, parte dele se insere quimicamente no gelo de água (um componente principal do núcleo do cometa) para formar um segundo reservatório de oxigênio mais raso. Mas o gelo de água vaporiza a uma temperatura muito mais alta que o oxigênio, então até que o sol aqueça suficientemente a superfície e vaporize o gelo de água, o oxigênio fica preso.
A consequência é que o oxigênio pode se acumular neste reservatório raso por longos períodos até que a superfície do cometa seja finalmente aquecida o suficiente para que o gelo de água vaporize, liberando uma pluma muito mais rica em oxigênio do que a realmente presente no cometa.
“Em outras palavras, as abundâncias de oxigênio medidas no coma do cometa não refletem necessariamente suas abundâncias no núcleo do cometa”, explicou Luspay-Kuti.
O cometa, consequentemente, também vacilaria com as estações entre uma forte associação com a água (quando o sol aquece a superfície) e uma forte associação com o dióxido de carbono e o monóxido de carbono (quando essa superfície está voltada para longe do sol e o cometa está suficientemente longe) – exatamente o que Rosetta observou.
“Esta não é apenas uma explicação: é a [única] explicação porque não há outra possibilidade”, disse Olivier Mousis, cientista planetário da Aix-Marseille Université da França e coautor do estudo. “Se o oxigênio estivesse vindo da superfície, você não veria essas tendências observadas pela Rosetta.”
A principal implicação, disse ele, é que isso significa que o oxigênio do cometa 67P é, de fato, o oxigênio que se acumulou no início do sistema solar. É só que é apenas uma fração do que as pessoas pensavam.
Luspay-Kuti disse que quer aprofundar o assunto examinando as espécies moleculares menores do cometa, como metano e etano, e sua correlação com o oxigênio molecular e outras espécies principais. Ela suspeita que isso ajudará os pesquisadores a ter uma ideia melhor do tipo de gelo no qual o oxigênio foi incorporado.
“Você ainda precisa encontrar uma maneira de incorporar o oxigênio no cometa”, disse Luspay-Kuti, considerando que a quantidade de oxigênio ainda é maior do que a observada na maioria das nuvens moleculares. Mas ela disse esperar que a maioria dos pesquisadores dê as boas-vindas ao estudo e suas conclusões com um suspiro de alívio.
Publicado em 15/03/2022 23h06
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