Rosetta deteta gelo de água exposto na superfície do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

gelo_agua_exposto_cometa_67P_OSRIS_Rosetta_aGelo de água exposto na superfície do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Imagens obtidas pelo sistema de imagem OSIRIS da sonda Rosetta, em setembro de 2014.
Crédito: ESA/Rosetta/MPS para a equipa OSIRIS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

Investigadores identificaram mais de uma centena de manchas brilhantes na superfície do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. As manchas foram detetadas em imagens de alta-resolução obtidas pela sonda europeia Rosetta e são consistentes com a exposição de gelo de água em pedregulhos deslocados pelo colapso dos estratos pouco consolidados que cobrem extensas áreas do núcleo do cometa. Este trabalho foi publicado na semana passada na revista Astronomy and Astrophysics.

Os cometas são objetos compostos por gelos, poeira e pequenos fragmentos de rocha. Quando se aproximam do Sol, os gelos nas camadas superficiais do núcleo são aquecidos e sublimados, formando jatos de gás que arrastam consigo partículas de poeira aprisionadas no interior do gelo.

No entanto, nem toda a poeira libertada por este processo acaba expulsa do núcleo. Uma parte significativa permanece nas camadas onde o gelo sublimou, ou cai de regresso ao núcleo, tingindo a sua superfície com uma finas camadas de materiais refratários, que deixam muito pouco gelo diretamente exposto à radiação solar. É por esta razão que todos os núcleos cometários, até agora observados, são tão escuros.

Neste novo trabalho, a equipa liderada por Antoine Pommerol, da Universidade de Berna, na Suiça, identificou, pela primeira vez, 120 pequenas áreas na superfície do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko com um brilho até 10 vezes superior ao valor média de toda a superfície. Algumas são formadas por agrupamentos de manchas brilhantes, enquanto que outras surgem isoladas. As imagens em alta-resolução obtidas pelo sistema de imagem OSIRIS revelam que a maioria são, provavelmente, pedregulhos com materiais brilhantes expostos na sua superfície.

As manchas brilhantes têm geralmente poucos metros de diâmetro e, quando agrupadas, tendem a espalhar-se num raio de algumas dezenas de metros, tipicamente em locais cobertos de detritos na base de penhascos. Os investigadores sugerem que estas manchas são provavelmente um indício de fenómenos de erosão ou colapso recentes nas paredes dos penhascos, capazes de revelarem estratos de materiais voláteis que se escondem abaixo da camada superficial de poeira.

Por contraste, algumas das manchas isoladas são observadas em áreas sem relação aparente com o terreno envolvente. Estas manchas representam provavelmente objetos arremessados de outros locais, durante períodos de intensa atividade, mas com uma velocidade insuficiente para escapar por completo à influência gravitacional do cometa.

manchas_brilhantes_superficie_cometa_67P_NAC_OSIRIS_RosettaImagens em cores falsas mostrando manchas brilhantes nas regiões de Anuket, Imhotep e Khepry-Imhotep. As imagens foram obtidas pelo sistema de imagem OSIRIS da sonda Rosetta, em setembro de 2014, a distâncias entre os 30 e os 40 km do centro do núcleo de 67P.
Crédito: ESA/Rosetta/MPS para a equipa OSIRIS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

No entanto, em todos os casos, as manchas foram observadas em áreas com pouca exposição solar, e não exibiam alterações significativas num período aproximado de algumas semanas. Além disso, todas eram consideravelmente mais brilhantes em comprimentos de onda na banda do azul, o que sugere que são compostas essencialmente por gelo.

“O gelo de água é a explicação mais plausível para a ocorrência e propriedades destas formações”, explicou Pommerol. “Na altura em que realizámos as observações, o cometa estava suficientemente longe do Sol para que a taxa de sublimação do gelo de água fosse inferior a 1 mm por hora de radiação solar incidente. Por contraste, se tivesse sido exposto gelo de dióxido de carbono ou de monóxido de carbono, teria sido rapidamente sublimado, quando iluminado pela mesma quantidade de luz solar, pelo que não esperaríamos ver esse tipo de gelo estável na superfície, nessa altura.”

A equipa testou ainda, em laboratório, o comportamento do gelo de água misturado com diferentes minerais, em condições semelhantes às da superfície do cometa. O que descobriram foi que, após algumas horas de exposição a radiação solar simulada, as amostras ficavam cobertas por um manto de poeira escura com poucos milímetros de espessura. Nalguns locais, este manto tornava-se suficientemente espesso para ocultar por completo o gelo abaixo da superfície. No entanto, ocasionalmente, alguns fragmentos desta camada superficial soltavam-se e moviam-se para outros locais, expondo parcelas de gelo brilhantes.

“Uma camada com 1 mm de espessura é suficiente para esconder dos instrumentos óticos as camadas mais interiores”, confirmou Holger Sierks, investigador principal do sistema de imagem OSIRIS, e um dos coautores deste trabalho. “A superfície escura relativamente homogénea do núcleo do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, apenas pontuada por algumas pequenas manchas brilhantes com poucos metros de diâmetro, poderá ser explicada pela presença de um fino manto de poeira, composto por minerais refratários e matéria orgânica. As manchas brilhantes correspondem a áreas onde este manto de poeira foi removido, revelando as camadas subsuperficiais ricas em gelo de água.”

A equipa pensa que estas manchas poderão ter sido formadas durante a última passagem do cometa pelo periélio da sua órbita, há cerca de 6,5 anos. De acordo com esta hipótese, os blocos de gelo terão sido ejetados para regiões permanentemente escondidas na sombra, o que os terá preservado durante vários anos a temperaturas muito abaixo do ponto de sublimação.

Outro cenário possível é o destes blocos terem sido movidos a distâncias do Sol relativamente superiores, por jatos de dióxido de carbono ou monóxido de carbono – compostos que volatizam a temperaturas significativamente inferiores às da sublimação da água.

Podem ler mais sobre este trabalho aqui.

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