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SONDA ROSETTA FAZ A PRIMEIRA DETEÇÃO DE NITROGÉNIO MOLECULAR NUM COMETA
24 de março de 2015

 

A sonda Rosetta da ESA fez a primeira medição de nitrogénio molecular num cometa, fornecendo pistas acerca da temperatura ambiente na qual o Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko se formou.

A Rosetta chegou no passado mês de agosto e desde então tem estado a recolher extensos dados sobre o cometa e o ambiente à sua volta com os seus 11 instrumentos científicos.

A deteção “in situ” de nitrogénio molecular num cometa já era procurada há muito tempo. Até agora, o nitrogénio só tinha sido detetado agarrado a outros componentes, incluindo cianeto de hidrogénio e amónia, por exemplo.

A sua deteção é particularmente importante já que se pensa que o nitrogénio molecular era o tipo de nitrogénio mais comum quando o Sistema Solar se estava a formar. Nas regiões exteriores mais frias, foi provavelmente a principal fonte de nitrogénio, incorporado nos planetas gasosos. Domina também a densa atmosfera da lua de Saturno, Titã, e está presente nas atmosferas e gelos de superfície de Plutão e da lua de Neptuno, Tritão.

Acredita-se que é nestas profundezas frias do Sistema Solar que cometas da família do cometa da Rosetta se formaram.

Os novos resultados baseiam-se em 138 medições feitas pelo espectrómetro a bordo da Rosetta, ROSINA, no período de 17-23 outubro de 2014, quando a Rosetta estava a cerca de 10 km do centro do cometa.

“A identificação de nitrogénio molecular constitui um importante constrangimento às condições em que o cometa se formou, porque são necessárias muito baixas temperaturas para que fique preso no gelo,” diz Martin Rubin da Universidade de Berna, principal autor do artigo em que são apresentados os resultados publicados hoje na revista Science.

Pensa-se que a captura de nitrogénio molecular no gelo na nebulosa protossolar acontece a temperaturas semelhantes às exigidas à captura de monóxido de carbono. Daí que de forma a poder pôr constrangimentos nos modelos de formação de cometas, os cientistas tenham comparado o rácio de moléculas de nitrogénio em relação ao monóxido de carbono no cometa ao da nebulosa protossolar, calculado a partir das medições do rácio nitrogénio/carbono em Júpiter e no vento solar.

Só que o rácio no Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko é afinal 25 vezes inferior ao valor protossolar esperado. Os cientistas pensam que esta diminuição possa ser uma consequência da formação do gelo a temperaturas muito baixas na nebulosa protossolar.

Um dos cenários envolve temperaturas entre os -250º C e talvez -220º C, com uma relativa ineficiência na captura de nitrogénio molecular quer em gelo amorfo quer em gelo em clatrato, em ambos os casos atingindo um baixo rácio diretamente.

Em alternativa, o nitrogénio molecular pode ter sido capturado de uma forma mais eficiente a temperaturas ainda mais baixas de cerca de -253º C na mesma região de Plutão e Tritão, resultando em gelos relativamente ricos em nitrogénio, como se deteta nos dois.

O aquecimento subsequente do cometa através do decaimento dos nuclídeos radioativos ou à medida que o cometa se deslocou para órbitas mais próximas do Sol, pode ter sido o suficiente para desencadear a perda do nitrogénio levando assim à redução do rácio ao longo do tempo.

“Este processo a muito baixas temperaturas é semelhante àquilo que pensamos estar na origem do gelo rico em nitrogénio de Plutão e Tritão e é consistente com a origem do cometa na Cintura de Kuiper,” diz Martin.

Só há mais um corpo no Sistema Solar com uma atmosfera em que domina o nitrogénio: a Terra. Atualmente a melhor explicação encontrada para a sua origem é a tectónica de placas, com vulcões a libertar o nitrogénio preso nas rochas de silicato do manto.

No entanto, permanece a questão relativamente ao papel dos cometas na origem deste importante ingrediente.

“Tal como queríamos saber mais sobre o papel dos cometas no transporte de água para a Terra, também queríamos saber mais sobre o papel dos cometas no transporte de outros ingredientes, especialmente aqueles que são necessários à vida, como o nitrogénio,” diz Kathrin Altwegg, também da Universidade de Berna e investigadora principal para o ROSINA.

Para avaliar a eventual contribuição de cometas como o da Rosetta para o nitrogénio na atmosfera da Terra, os cientistas assumiram que o rácio dos isótopos 14N /15N no cometa é o mesmo que o medido para Júpiter e o vento solar, o que reflete a composição da nebulosa protossolar.

No entanto, este rácio isotópico é muito mais elevado do que o medido para outras espécies com nitrogénio presentes em cometas, tais como o cianeto de hidrogénio e a amónia.

O rácio de 14N/15N na Terra está entre estes dois valores, daí que se houvesse uma mistura igual da forma molecular por um lado e do cianeto de hidrogénio e da amónia por outro nos cometas é pelo menos admissível que o nitrogénio na Terra possa ter vindo dos cometas.

“No entanto, a quantidade de nitrogénio encontrada no 67P/Churyumov–Gerasimenko não é uma mistura igual entre o nitrogénio molecular e outras moléculas com nitrogénio. Em vez disso, há 15 vezes menos moléculas de nitrogénio, daí que o rácio de 14N/15N na Terra não possa ser da responsabilidade de cometas da família de Júpiter, como a Rosetta,” diz Martin.

“É outra peça do puzzle em relação ao papel dos cometas da família de Júpiter na evolução do Sistema Solar, mas o puzzle não está terminado de forma alguma,” diz o cientista de projeto da ESA para a Rosetta, Matt Taylor.

“Neste momento a Rosetta está a cerca de cinco meses do periélio e estaremos a observar como é que a composição dos gases muda ao longo deste período, tentando decifrar o que é que isto nos diz sobre a vida passada deste cometa.”

Links:

Cobertura da missão Rosetta pelo Núcleo de Astronomia do CCVAlg:
06/02/2015 - Rosetta "mergulha" para encontro íntimo
27/01/2015 - Rosetta observa cometa a largar o seu revestimento de poeira
23/01/2015 - Dando a conhecer o cometa da Rosetta
12/12/2014 - Rosetta alimenta debate sobre origem dos oceanos da Terra
28/11/2014 - Onde diabos pousou o Philae?
21/11/2014 - Primeiros resultados científicos do Philae
18/11/2014 - Philae completa missão principal antes de hibernar
14/11/2014 - Philae poisa no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko
11/11/2014 - Como aterrar num cometa
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01/06/2004 - Primeira observação científica da Rosetta 
12/03/2004 - Escolhidos os dois asteróides para aproximação da Rosetta 
09/03/2004 - Sonda Rosetta finalmente lançada

Notícias relacionadas:
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A Rosetta fez a primeira deteção de nitrogénio molecular num cometa. Os resultados fornecem pistas acerca da temperatura do ambiente no qual o Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko se formou.
O gráfico mostra a variação dos sinais medidos para o nitrogénio molecular (N2) e monóxido de carbono (CO) pelo instrumento ROSINA da Rosetta. Os sinais variam em função do tempo, da rotação do cometa e da posição da sonda acima do cometa. Foi determinado um rácio médio de N2/CO = (5,70 +/- 0,66) x 10^-3 para o período de 17 a 23 de outubro de 2014. Os valores mínimos e máximos medidos foram de 1,7 x 10^-3 e 1,6 x 10^-2, respetivamente (note que o rácio não pode ser derivado diretamente deste gráfico - tem que ser aplicado um fator de correção para a sensibilidade do instrumento.
Ao comparar o rácio de N2 para CO no cometa com aquele da nebulosa protossolar, determinou-se que o cometa deve ter-se formado a baixas temperaturas, consistente com uma origem na Cintura de Kuiper. O estudo também descobriu que a família de cometas de Júpiter, como o 67P/Churyumov–Gerasimenko, não é provavelmente a origem do nitrogénio da Terra.
Crédito: sonda: ESA/ATG medialab; cometa: ESA/Rosetta/NavCam - CC por IGO 3.0; Dados: Rubin et al (2015)
(clique na imagem para ver versão maior)


Imagem do Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko obtida pela câmara de navegação da Rosetta a partir de uma distância de 85,7 km do centro. A imagem foi processada para realçar detalhes da atividade cometária.
Crédito: ESA/Rosetta/NAVCAM - CC por IGO 3.0
(clique na imagem para ver versão maior)


O Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko é da família de cometas de Júpiter. A sua viagem de 6,5 anos em volta do Sol leva-o para lá da órbita de Júpiter (no afélio) até entre as órbitas da Terra e de Marte (no periélio). O cometa vem da Cintura de Kuiper, mas as perturbações gravitacionais empurraram-no para mais perto do Sol onde as interações com a gravidade de Júpiter o colocaram na sua órbita atual.
Crédito: ESA
(clique na imagem para ver versão maior)

 
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