A sonda Rosetta da ESA forneceu evidências de um ciclo diário de água-gelo à superfície e subsuperfície de cometas.
© ESA/M.C. De Sanctis (ciclo diário de água gelada no cometa)
A imagem mostra no topo o Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko com base em quatro imagens obtidas pela câmara de navegação da Rosetta no dia 2 de setembro de 2014. E em baixo mostra imagens do Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko obtidas com o instrumento VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) da Rosetta (esquerda) e mapas da abundância de água gelada (meio) e da temperatura à superfície (direita). As imagens foram obtidas no dia 12 (topo), 13 (meio) e 14 de setembro (em baixo) e focam-se em Hapi, uma região no "pescoço" do cometa, no momento um dos locais mais ativos do núcleo. A comparar estas imagens e mapas, os cientistas descobriram que a água gelada está presente nas zonas mais frias, enquanto é menos abundante e ausente em locais mais quentes. Além disso, a água gelada foi apenas detectada numa região da superfície quando estava à sombra. Isto indica um comportamento cíclico da água gelada para cada rotação cometária.
Os cometas são corpos celestes constituídos por uma mistura de poeira e gelo, que vão periodicamente perdendo enquanto viajam em direção ao ponto mais próximo do Sol ao longo das suas órbitas altamente excêntricas.
À medida que a luz solar aquece o núcleo gelado de um cometa, o gelo aí presente, principalmente água, mas também contém outros elementos "voláteis" como monóxido de carbono e dióxido de carbono, transforma-se diretamente em gás.
Este gás desloca-se para longe do cometa, transportando com ele partículas de poeira. Juntos, o gás e a poeira constroem o halo brilhante e a cauda, tão característicos dos cometas.
A Rosetta chegou ao Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko em agosto de 2014 e tem vindo a estudá-lo de perto há já mais de um ano. No dia 13 de agosto de 2015, o cometa atingiu o ponto mais próximo do Sol da sua órbita de 6,5 anos e agora está se movendo novamente para o Sistema Solar exterior.
Uma característica fundamental que os cientistas da Rosetta estão investigando é a maneira como a atividade no cometa e a liberação associada de gases é conduzida, através do monitoramento do aumento da atividade no cometa e à sua volta desde a chegada da Rosetta.
Usando o instrumento VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) da Rosetta, foi possível identificar uma região à superfície do cometa onde a água gelada aparece e desaparece em sincronia com o seu período de rotação.
"Descobrimos um mecanismo que repõe a superfície do cometa com gelo fresco em cada rotação: isto mantém o cometa 'vivo'," afirma Maria Cristina De Sanctis do INAF-IAPS em Roma, Itália, autora principal do estudo.
A equipe estudou um conjunto de dados obtidos em setembro de 2014, concentrando-se numa região com um quilômetro quadrado no pescoço do cometa. No momento, o cometa estava a cerca de 500 milhões de quilômetros do Sol e o pescoço era uma das áreas mais ativas.
À medida que o cometa gira, cujo período corresponde a pouco mais de 12 horas, as várias regiões são submetidas a iluminações diferentes.
"Nós vimos a assinatura intrigante da água gelada no espectro da região em estudo, mas apenas quando certas porções estavam à sombra," afirma Maria Cristina.
"Por outro lado, quando o Sol brilhava nestas regiões, o gelo desaparecia. Isto indica um comportamento cíclico da água durante cada rotação do cometa."
Os dados sugerem que a água gelada à superfície e até poucos centímetros abaixo é sublimada quando iluminada pela luz solar, transformando-se em gás que depois flui para longe do cometa. Seguidamente, à medida que o cometa gira e a mesma região fica novamente na escuridão, a superfície arrefece rapidamente de novo.
No entanto, as camadas subjacentes permanecem quentes devido à luz solar que receberam nas horas anteriores e, como resultado, a água gelada à subsuperfície continua a sublimar e encontra o seu caminho para a superfície através do interior poroso do cometa.
Mas assim que este vapor de água "subterrâneo" atinge a superfície fria, congela novamente, cobrindo essa região do cometa com uma camada fina de gelo fresco.
Eventualmente, à medida que o Sol nasce novamente sobre esta parte da superfície durante o próximo dia cometário, as moléculas na camada de gelo recém-formada são as primeiras a sublimar e a viajar para longe do cometa, reiniciando o ciclo.
"Nós suspeitavamos que tal ciclo de água gelada podia estar em jogo nos cometas, com base em modelos teóricos e observações anteriores de outros cometas, mas agora, graças ao extenso monitoramento do cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko pela Rosetta, finalmente temos provas observacionais," salienta Fabrizio Capaccioni, pesquisador principal do VIRTIS no INAF-IAPS em Roma, Itália.
A partir destes dados, é possível estimar a abundância relativa da água gelada em relação a outros materiais. Até alguns centímetros de profundidade na região estudada do núcleo do cometa, a água gelada corresponde de 10 a 15% do material e parece estar bem misturada com outros constituintes.
Os cientistas também calcularam a quantidade de vapor de água emitido pela zona analisada com o VIRTIS e mostraram que correspondia a cerca de 3% da quantidade total de vapor de água expelido por todo o cometa ao mesmo tempo, tal como medido pelo sensor micro-ondas MIRO da Rosetta.
"É possível que muitas outras zonas à superfície sejam submetidas ao mesmo ciclo diurno, proporcionando contribuições adicionais para a liberação geral de gases do cometa," acrescenta o Dr. Capaccioni.
Os cientistas estão analisando os dados do VIRTIS recolhidos nos meses seguintes, à medida que a atividade do cometa aumentava durante a aproximação do periélio.
"Estes resultados iniciais dão-nos um vislumbre do que está acontecendo debaixo da superfície, no interior do cometa," conclui Matt Taylor, cientista do projeto Rosetta da ESA.
"A Rosetta é capaz de rastrear alterações no cometa em escalas mais curtas de tempo, bem como em escalas mais longas, e estamos ansiosos por combinar todas estas informações a fim de compreender a evolução deste e de outros cometas."
Um artigo foi publicado na revista Nature.
Fonte: ESA
