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Reflexo no cometa pode ser primeiro indício de gelo de água

Reflexo no cometa pode ser primeiro indício de gelo de água
Na região chamada Imhotep, aparecem manchas brilhantes, que os cientistas dizem "incluir de fato uma quantidade significativa de gelo".[Imagem: ESA/Rosetta/NavCam]

"Com certeza provavelmente é gelo"

Cientistas da Agência Espacial Europeia (ESA) afirmam ter certeza de que manchas brilhantes fotografadas na superfície do cometa 67P contêm gelo de água.

As observações foram feitas pouco depois da chegada da sonda espacial Rosetta no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, em 2014, mas só agora os cientistas dizem ter comprovado as suspeitas iniciais.

Apesar de o vapor de água ser o principal gás escoando do cometa 67P, acredita-se que a maior parte do gelo vem de debaixo da crosta do cometa, e foram encontrados muito poucos indícios de gelo exposto à superfície.

Na verdade, esta foi uma das grandes descobertas da sonda espacial Rosetta, uma vez que os cientistas acreditavam que cometas fossem "bolas de gelo sujas".

Agora, baseados em uma hipótese um tanto complicada, respaldada em experimentos em laboratório, eles encontraram meios de explicar uma parte do brilho observado nas imagens como reflexo da luz do Sol em cristais de gelo.

Gelo por pixel

A análise detalhada dos dados recolhidos pelo instrumento de infravermelhos VIRTIS (Espectrômetro Térmico e de Infravermelhos) revelou a composição da camada superior do cometa, uma cobertura sobretudo de material escuro, seco e rico em matéria orgânica - mas há também uma "pequena quantidade de gelo misturado".

O gelo estaria associado a paredes de penhasco e quedas de detritos, e estaria a uma temperatura média de cerca de -120ºC. Na interpretação da equipe, o gelo puro ocupa cerca de 5% de cada pixel da imagem, com o resto constituído por material escuro e seco.

A abundância de gelo foi calculada através da comparação entre as medições da Rosetta com modelos computadorizados que levam em conta a forma como os grãos de gelo de diferentes tamanhos podem estar misturados num pixel.

Tamanhos dos grãos de poeira

Os dados revelam dois tipos diferentes de grãos: um tem várias dezenas de micrômetros de diâmetro, enquanto o outro é maior, por volta de 2 milímetros.

Estas dimensões contrastam com os grãos muito pequenos, de apenas alguns micrômetros de diâmetro, encontrados na região de Hapi, no "pescoço" do cometa, algo também observado pelo VIRTIS.

"A existência de várias populações de grãos de gelo na superfície do cometa implicam a ocorrência de diferentes mecanismos de formação, e diferentes escalas temporais para a sua formação," diz Gianrico Filacchione, principal autor da nova análise.

Na região de Hapi, os grãos muito pequenos estão associados a uma fina camada de geada que se forma durante o ciclo diário de gelo, um resultado da condensação rápida nesta região ao longo de cada rotação do cometa, de pouco mais de 12 horas.

"Por outro lado, acreditamos que as camadas de grãos maiores, que vemos na região de Imhotep, têm uma história mais complexa. Provavelmente formaram-se lentamente ao longo do tempo, sendo expostos ocasionalmente pela erosão," disse Gianrico.

Sinterização do gelo

Assumindo um tamanho típico de dezenas de micrômetros para os grãos de gelo na superfície, então a observação de grãos com uma dimensão na ordem dos milímetros pode ser explicada pelo crescimento de cristais de gelo secundários, dizem os cientistas.

Uma das formas através das quais isso pode acontecer é através da sinterização, em que os grãos de gelo são compactados. Outro método é a sublimação, em que o calor do Sol penetra na superfície, levando à evaporação de gelo enterrado. Enquanto parte do vapor de água resultante pode escapar do núcleo do cometa, uma significativa parte deste volta a condensar em camadas por baixo da superfície.

Esse processo bastante complicado é suportado por experiências laboratoriais que simulam a sublimação de gelo enterrado debaixo de pó, aquecido pela luz do sol. Estes testes mostram que mais de 80% do vapor de água liberado não consegue atravessar o manto de poeira, sendo redepositado por baixo da superfície.

A transformação na estrutura do gelo em nível molecular também poderia fornecer energia adicional à sublimação. Nas baixas temperaturas observadas nos cometas, o gelo amorfo pode transformar-se em gelo cristalino, liberando energia durante o processo.

"O crescimento dos grãos de gelo pode criar camadas de sub-superfície ricas em gelo, com vários metros de espessura, que podem depois afetar as estruturas em larga escala, a porosidade e as propriedades térmicas do núcleo," diz Fabrizio Capaccioni, investigador principal do VIRTIS.

Evolução do cometa

"As camadas finas ricas em gelo que estão expostas, próximo da superfície, podem ser uma consequência da atividade e evolução do cometa, o que implica que a formação de camadas não tenha ocorrido necessariamente na história da formação do cometa.

"É um desafio perceber quais as características do cometa que têm origem na sua formação e quais as que foram criadas durante a sua evolução, mas é por isso que estamos estudando o cometa de perto: para tentar descobrir que processos são importantes em diferentes fases da vida do cometa," acrescentou Matt Taylor, cientista de projeto da ESA.

Os cientistas da Rosetta estão agora analisando os dados capturados enquanto o cometa se aproximava do Sol, em meados de 2015, para ver de que forma a quantidade de gelo exposta à superfície evolui à medida que o calor aumenta.

Bibliografia:

Exposed water ice on the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
G. Filacchione et al.
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature16190




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