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Tchim-tchim! Webb encontra etanol e outros ingredientes gelados para planetas
15 de março de 2024
 

Esta imagem, obtida pelo MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Webb, mostra uma região paralela à protoestrela massiva conhecida como IRAS23385.
IRAS 2A e IRAS23385 (não visível nesta imagem) foram alvos de um esforço de investigação recente por parte de uma equipa internacional de astrónomos que utilizou o Webb para descobrir que os ingredientes chave para criar mundos potencialmente habitáveis estão presentes em protoestrelas na sua fase inicial, onde os planetas ainda não se formaram.
Com a resolução espetral e a sensibilidade sem precedentes do MIRI, o programa JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars) identificou individualmente moléculas orgânicas que se confirmou estarem presentes em gelos interestelares. Isto inclui a deteção robusta de acetaldeído, etanol, formiato de metilo e provavelmente ácido acético, na fase sólida.
Crédito: ESA/Webb, NASA, CSA, W. Rocha et al. (Universidade de Leiden)
 
     
 
 
 

Uma equipa internacional de astrónomos, utilizando o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, descobriu uma variedade de moléculas, desde as relativamente simples, como o metano, até compostos complexos, como o ácido acético e o etanol, em protoestrelas na sua fase inicial, onde os planetas ainda não se formaram. Estes são ingredientes chave para criar mundos potencialmente habitáveis.

A presença de moléculas orgânicas complexas (MOCs) na fase sólida das protoestrelas foi prevista pela primeira vez há décadas, a partir de experiências laboratoriais, e foram feitas deteções preliminares destas moléculas por outros telescópios espaciais. Isto inclui o programa Ice Age ERS (Early Release Science) do Webb, que descobriu diversos gelos nas regiões mais escuras e frias de uma nuvem molecular medidas até à data.

Agora, com a resolução espetral e sensibilidade sem precedentes do MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Webb, como parte do programa JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars), estas MOCs foram identificadas individualmente e confirmadas como estando presentes nos gelos interestelares. Isto inclui a deteção robusta de acetaldeído, etanol (aquilo a que chamamos álcool), formiato de metila e provavelmente ácido acético (o ácido do vinagre), na fase sólida.

"Esta descoberta contribui para uma das questões mais antigas da astroquímica", disse o líder da equipa, Will Rocha, da Universidade de Leiden, nos Países Baixos. "Qual é a origem das MOCs no espaço? São produzidas no estado gasoso ou em gelo? A deteção de MOCs em gelo sugere que as reações químicas em fase sólida, nas superfícies de grãos de poeira fria, podem construir tipos complexos de moléculas".

Dado que várias MOCs, incluindo as detetadas na fase sólida nesta investigação, foram anteriormente detetadas na fase gasosa quente, pensa-se agora que têm origem na sublimação de gelos. A sublimação consiste em passar diretamente de um sólido para um gás sem se tornar um líquido. Assim, a deteção de moléculas orgânicas complexas em gelos deixa os astrónomos esperançosos quanto ao desenvolvimento de uma melhor compreensão das origens de outras moléculas ainda maiores no espaço.

Harold Linnartz, que faleceu subitamente em dezembro de 2023 e cujos presentes resultados lhe foram dedicados, dirigiu o Laboratório de Astrofísica de Leiden durante muitos anos e coordenou as medições dos dados utilizados neste estudo. Ewine van Dishoeck, da Universidade de Leiden, uma das coordenadoras do programa JOYS+, partilhou: "Harold estava particularmente feliz por, nas tarefas MOC, o trabalho de laboratório poder desempenhar um papel importante, uma vez que se demorou muito tempo a chegar aqui".

 
Uma equipa internacional de cientistas, utilizando o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, identificou uma grande quantidade de moléculas complexas contendo carbono (orgânico) em torno de duas protoestrelas. Este gráfico mostra o espetro de uma das duas protoestrelas, IRAS 2A. Inclui as impressões digitais de acetaldeído, etanol, metilformato, e provavelmente ácido acético, na fase sólida. Estas e outras moléculas aí detectadas pelo Webb representam ingredientes chave para a criação de mundos potencialmente habitáveis.
Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)
 

Os cientistas estão também interessados em explorar até que ponto estas MOCs são transportadas para planetas em fases muito posteriores da evolução da protoestrela. As moléculas orgânicas complexas em gelo são transportadas mais eficazmente para os discos de formação planetária do que o gás das nuvens. Estas MOCs geladas podem, portanto, ser herdadas por cometas e asteroides que, por sua vez, podem colidir com planetas em formação. Nesse cenário, as MOCs podem ser entregues a esses planetas, fornecendo potencialmente os ingredientes para o florescimento da vida.

A equipa científica também detetou moléculas mais simples, incluindo metano, ácido fórmico (que faz com que a picada das formigas seja dolorosa), dióxido de enxofre e formaldeído. O dióxido de enxofre, em particular, permite à equipa investigar o orçamento de enxofre disponível nas protoestrelas. Além disso, é de interesse pré-biótico porque a investigação existente sugere que os compostos contendo enxofre desempenharam um papel importante na condução de reações metabólicas na Terra primitiva. Foram também detetados iões negativos; estes fazem parte de sais que são cruciais para o desenvolvimento de uma maior complexidade química a temperaturas mais elevadas. Isto indica que os gelos podem ser muito mais complexos e requerem mais investigação.

De particular interesse é o facto de uma das fontes investigadas, IRAS 2A, ser caracterizada como uma protoestrela de baixa massa. IRAS 2A pode, portanto, ter semelhanças com as fases primordiais do nosso próprio Sistema Solar. Se for esse o caso, as espécies químicas identificadas nesta protoestrela podem ter estado presentes nos primeiros estágios de desenvolvimento do nosso Sistema Solar e foram mais tarde entregues à Terra primitiva.

Todas estas moléculas podem fazer parte de cometas e asteroides e, eventualmente, de novos sistemas planetários quando o material gelado é transportado para o interior dos discos de formação de planetas à medida que o sistema protoestelar evolui", disse van Dishoeck. "Estamos ansiosos por seguir este rasto astroquímico passo a passo com mais dados do Webb nos próximos anos."

Outros trabalhos recentes de Pooneh Nazari, do Observatório de Leiden, também aumentam as esperanças dos astrónomos de encontrar mais complexidade nos gelos, na sequência das tentativas de deteção de cianeto de metilo e cianeto de etilo a partir dos dados do instrumento NIRSpec do Webb. Nazari diz: "É impressionante como o Webb nos permite agora sondar a química do gelo até ao nível dos cianetos, ingredientes importantes na química pré-biótica".

// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Universidade de Leiden (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico (arXiv.org)
// Artigo científico relacionado, por Nazari et al. (arXiv.org)

 


Quer saber mais?

NGC 1333 (o local de IRAS 2A e IRAS23385):
Wikipedia

Formação estelar:
Wikipedia
Protoestrela (Wikipedia)

Ácido acético:
Wikipedia

Etanol:
Wikipedia

Acetaldeído:
Wikipedia

Formiato de metila:
Wikipedia

Ácido acético:
Wikipedia

Ácido fórmico:
Wikipedia

Dióxido de enxofre:
Wikipedia

Formaldeído:
Wikipedia

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
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STScI (website para o público)
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ESA/Webb
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