CONFIRMA-SE QUE GELO EXPOSTO À SUPERFÍCIE DO COMETA DA ROSETTA É ÁGUA
15 de janeiro de 2016
Dados recolhidos pelo instrumento VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) da Rosetta entre setembro e novembro de 2014 fornecem evidências definitivas de água gelada na região Imhotep do Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko.
As localizações das duas regiões geladas, abrangendo algumas dezenas de metros, são vistas nas imagens da câmara de navegação e em imagens coloridas do VIRTIS. O gelo está associado com paredes rochosas e quedas de detritos e tem uma temperatura média de mais ou menos -120º C.
O conjunto inferior de imagens mostra a abundância de água gelada em relação ao material escuro do cometa sob regimes diferentes de mistura de grãos, onde a mistura "areal" diz respeito a grãos de tamanho milimétrico lado a lado com grãos escuros, e a mistura "íntima" diz respeito a grãos com algumas dezenas de micrómetros misturados com material escuro no mesmo pixel.
A análise espectral vista no centro do gráfico é para um pixel da região 1 (assinalada com a seta no mapa de abundâncias) e mostra o espectro (com barras de erro) em comparação com o modelo de melhor ajuste. Mostra que 1,2% do pixel compreeende água gelada pura com um grande tamanho de grão (1,96 mm) e 98,8% é uma mistura íntima de 3,4% de água gelada com grãos no máximo de 58 micrómetros, o restante sendo o material escuro.
Crédito:
Imagens do cometa - ESA/Rosetta/NavCam; imagens e dados do VIRTIS: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS, Roma/Obs de Paris-LESIA/DLR; G. Filacchione et al (2016)
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Observações feitas pouco depois da chegada da Rosetta ao seu destino cometário em 2014 forneceram confirmação definitiva da presença de água gelada.
Apesar do vapor de água ser o principal gás expelido pelo Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, pensa-se que a grande maioria do gelo vem de baixo da crosta do cometa, e muito poucos exemplos de água gelada exposta foram encontrados à superfície.
No entanto, uma análise detalhada pelo instrumento infravermelho VIRTIS da Rosetta revela a composição da camada superior do cometa: é revestido principalmente por um material orgânico escuro, seco, mas com uma pequena quantidade misturada de água gelada.
No estudo mais recente, que se foca em observações levadas a cabo entre setembro e outubro de 2014, a equipa confirma que duas áreas com várias dezenas de metros na região Imhotep, que aparecem como manchas brilhantes no visível, realmente incluem uma quantidade significativa de água gelada.
O gelo está associado com paredes rochosas e quedas de detritos, e estava na altura a uma temperatura média de -120º C.
Nestas regiões, descobriu-se que a água gelada pura ocupava cerca de 5% de cada pixel na área de amostragem, enquanto o resto era constituído pelo material escuro e seco. A abundância de gelo foi calculada através da comparação das medições infravermelhas do VIRTIS da Rosetta com modelos que consideram como grãos de gelo de tamanhos diferentes podem ser misturados num pixel.
Os dados revelam duas populações diferentes de grãos: uma tem várias dezenas de micrómetros em diâmetro, a outra é maior, com cerca de 2 mm.
Estes tamanhos contrastam com os grãos muito pequenos, apenas alguns micrómetros de diâmetro, encontrados na região Hapi no "pescoço" do cometa, tal como observado pelo VIRTIS num estudo diferente.
"As várias populações de grãos gelados à superfície do cometa implicam diferentes mecanismos de formação e escalas de tempo para a sua formação," afirma Gianrico Filacchione, autor principal do novo estudo, publicado na revista Nature.
Em Hapi, os grãos muito pequenos estão associados com uma camada fina de "geada" que se forma como parte do ciclo diário de gelo, um resultado da condensação rápida nesta região ao longo das pouco mais de 12 horas de cada rotação do cometa.
"Por contraste, pensamos que as camadas dos grãos com tamanhos milimétricos que vemos em Imhotep têm uma história mais complexa. Provavelmente formaram-se lentamente ao longo do tempo e são apenas ocasionalmente expostos através da erosão," afirma Gianrico.
Assumindo um tamanho típico de grão na ordem das dezenas de micrómetros para os grãos de gelo à superfície, como inferido noutros cometas bem como no cometa da Rosetta, então as observações de grãos de tamanho milimétrico podem ser explicadas pelo crescimento de cristais secundários de gelo.
Uma maneira que isto pode ocorrer é através de "sinterização", onde os grãos de água gelada são aglomerados e compactados. Outro método é a "sublimação", no qual o calor do Sol penetra a superfície, despoletando a evaporação de gelo enterrado. Enquanto algum do vapor de água resultante pode escapar do núcleo, uma fração significativa recondensa-se em camadas por baixo da superfície.
Esta ideia é apoiada por experiências laboratoriais que simulam o comportamento de sublimação do gelo enterrado sob a poeira, aquecido a partir de cima pela luz solar.
Estes testes mostram que mais de 80% do vapor de água libertado não chega até ao manto de poeira, mas é redepositado por baixo da superfície.
Energia adicional para a sublimação também pode ser fornecida por uma transformação na estrutura do gelo a nível molecular. Nas baixas temperaturas observadas nos cometas, o gelo amorfo pode transformar-se em gelo cristalino, libertando energia durante o processo.
"O crescimento de grãos de gelo pode levar a camadas subsuperficiais ricas em gelo com vários metros de espessura, que podem depois afetar a estrutura a larga escala, porosidade e propriedades térmicas do núcleo," afirma Fabrizio Capaccioni, investigador principal do VIRTIS.
"As camadas ricas em gelo que vemos expostas perto da superfície podem ser uma consequência da atividade e evolução cometária, o que implica que a estratificação global não ocorre necessariamente no início da história da formação do cometa."
"A compreensão das características do cometa, deixadas para trás durante a sua formação e a determinação de quais as criadas durante a sua evolução é um tanto ou quanto complexo, mas é por isso que estamos a estudar um cometa de perto: para tentar descobrir quais os processos importantes ao longo dos vários diferentes estágios da vida de um cometa," acrescenta Matt Taylor, cientista do projeto Rosetta da ESA.
Os cientistas da Rosetta estão agora a analisar dados capturados mais tarde na missão, quando o cometa se deslocou para mais perto do Sol em meados de 2015, a fim de ver como a quantidade de água gelada exposta à superfície evoluiu à medida que o aquecimento aumentava.
Duas exposições de água gelada identificadas pelo instrumento VIRTIS da Rosetta na região Imhotep do Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko em setembro-novembro de 2014.
A imagem principal foi captada no dia 17 de setembro de 2014 a partir de 28,8 km do centro do cometa. As duas inserções mostram vistas oblíquas de duas exposições de gelo. A da esquerda foi obtida no dia 20 de setembro de 2014 a uma distância de 27,9 km. A da direita foi obtida no dia 15 de setembro de 2014 a uma distância de 29,9 km.
O contraste das imagens foi aprimorado para melhor revelar as regiões geladas. Está também indicada a escala para cada imagem.
Crédito: ESA/Rosetta/NavCam
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