CIÊNCIA À SUPERFÍCIE DO COMETA 67P/C-G
4 de agosto de 2015
Imagens pelo instrumento ROLIS do Philae, que traçam a descida até ao primeiro local de aterragem, Agilkia, no 12 de novembro de 2014. A primeira imagem foi obtida a apenas 3 km do cometa, e indica a posição de Agilkia e a área coberta pela próxima imagem na sequência, capturada a apenas 67 metros de distância. As seis imagens que se seguem foram obtidas com aproximadamente 10 segundos de intervalo antes do pouso. A imagem final foi adquirida a 9 metros do local de aterragem. A hora de captura das imagens, bem como a distância à superfície e a resolução, encontram-se no canto inferior direito da animação. A última imagem tem a posição estimada e orientação do Philae, calculados até ±20 cm.
As imagens obtidas pouco antes do pouso revelam progressivamente uma superfície constituída por pedregulho com um metro, de diversas formas e orientações aleatórias, regolitos grosseiros com 10-50 cm e, na imagem mais próxima, grânulos com menos de 10 cm de diâmetro. Pensa-se que os regolitos nesta região atinjam uma profundidade de 2 metros em certos locais, mas parece estar isenta de depósitos de poeira fina à resolução das imagens.
O maior dos pedregulhos, visto apenas em imagens obtidas a distâncias entre 67,4 m e 28,9 m, mede cerca de 5 metros de altura, tem uma estrutura irregular e peculiar e linhas de fratura que sugerem forças erosivas que fragmentam as rochas do cometa em pedaços menores. A rocha tem uma "cauda" afunilada de detritos, fornecendo pistas sobre o modo como as partículas levantam voo de uma parte do cometa e são depositadas noutras.
Crédito: ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR
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Moléculas complexas que podem ser blocos de construção da vida, a subida e queda diária de temperatura e uma avaliação das propriedades da superfície e da estrutura interna do cometa - estes são apenas alguns dos destaques da primeira análise científica dos dados enviados pelo módulo Philae da Rosetta no passado mês de novembro.
Os primeiros resultados das observações científicas do Cometa 67P/ChuryumovGerasimenko pelo Philae foram publicados a semana passada numa edição especial da revista Science.
Foram obtidos dados durante as sete horas de descida do módulo e o primeiro toque no local de aterragem em Agilkia desencadeou o início de uma sequência pré-definida de experiências. Mas, logo depois do pouso, tornou-se aparente que o Philae tinha saltado e assim sendo uma série de medições foram recolhidas durante o voo adicional de duas horas do Philae, até cerca de 100 m acima do cometa, antes de finalmente pousar em Abydos.
Cerca de 80% da primeira sequência científica foi concluída nas 64 horas após a separação, antes do Philae entrar em modo hibernação, com o bónus inesperado que os dados foram, em última análise, recolhidos em mais do que um local, permitindo comparações entre os locais de aterragem.
Ciência durante o voo
Depois do primeiro pouso em Agilkia, os instrumentos "farejadores de gás" Ptolomeu e COSAC analisaram amostras e determinaram a composição química do gás e da poeira do cometa, marcadores importantes das matérias-primas presentes no início do Sistema Solar.
O COSAC analisou amostras que entraram em tubos na parte inferior do "lander", levantadas durante o primeiro pouso, amostras estas dominadas pelo ingredientes voláteis de grãos de poeira pobres em gelo. Isto revelou um conjunto de 16 compostos orgânicos que compreendem vários compostos ricos em nitrogénio e carbono, incluindo quatro substâncias - isocianato de metila, acetona, propionaldeído e acetamida - que nunca tinham sido detetadas antes em cometas.
Entretanto, o instrumento Ptolomeu examinou o gás ambiente que entrava em tubos no topo do módulo e detetou os principais componentes dos gases da cabeleira - vapor de água, monóxido de carbono e dióxido de carbono, juntamente com pequenas quantidades de compostos orgânicos que contêm carbono, entre eles o formaldeído.
É importante salientar que alguns destes compostos detetados pelo Ptolomeu e pelo COSAC desempenham um papel fundamental na síntese pré-biótica dos aminoácidos, açúcares e nucleobases: os ingredientes da vida. Por exemplo, o formaldeído é usado na formação de ribose que, em última análise, pode ser encontrado em moléculas como o DNA.
A existência de tais moléculas complexas num cometa, uma relíquia do início do Sistema Solar, implica que os processos químicos presentes durante essa altura podem ter desempenhado um papel fundamental na promoção da formação de material pré-biótico.
Comparando locais de aterragem
Graças às imagens captadas pelo ROLIS durante a descida até Agilkia, e às imagens do CIVA obtidas em Abydos, pôde ser feita uma comparação visual da topografia nestes dois locais.
As imagens do ROLIS, obtidas pouco antes do primeiro pouso, revelaram uma superfície com blocos de 1 metro e de formas diversas, regolitos grosseiros entre 10 e 50 cm e grânulos com menos de 10 cm de diâmetro.
Pensa-se que os regolitos em Agilkia atinjam, em locais, uma profundidade até 2 metros, mas parece estar isento de depósitos de grãos finos à resolução das imagens.
O maior pedregulho no campo de visão do ROLIS mede cerca de 5 metros de altura, tem uma estrutura peculiar e irregular e linhas de fratura que sugerem o trabalho de forças erosivas na fragmentação das rochas do cometa em pedaços menores.
A rocha também tem uma "cauda" afunilada de detritos por trás dela, semelhante a outras vistas em imagens obtidas pela Rosetta a partir de órbita, fornecendo pistas de como as partículas "levantaram voo" de uma parte do cometa e foram depositadas noutras.
A mais de um quilómetro de distância, em Abydos, não só as imagens obtidas pelas sete microcâmaras do CIVA revelam detalhes do terreno circundante até à escala milimétrica, como também ajudaram a decifrar a orientação do Philae.
O módulo está inclinado contra um penhasco que fica 1 metro para o lado "aberto" do Philae, as imagens stereo mostram topografia até 7 metros de distância e uma câmara mostra o céu.
As imagens revelam fraturas nas paredes do penhasco, presentes em todas as escalas. Convém informar que o material em redor do Philae é dominado por aglomerados escuros, talvez compostos por grãos ricos em material orgânico. Os pontos mais brilhantes provavelmente representam diferenças na composição mineral e podem, até, apontar para materiais ricos em gelo.
Da superfície para o interior
O conjunto de instrumentos MUPUS forneceu dados sobre as propriedades físicas de Abydos. O seu "martelo" penetrante mostrou que o material à superfície e subsuperfície é substancialmente mais duro que em Agilkia, como inferido a partir da análise mecânica da primeira aterragem.
Os resultados apontam para uma camada fina de poeira com menos de 3 cm de espessura, sobreposta a uma mistura muito mais resistente de poeira e gelo em Abydos. Em Agilkia, esta camada mais dura pode existir a uma maior profundidade do que aquela descoberta pelo Philae.
O sensor térmico MUPUS, no lado aberto do Philae, revelou uma variação na temperatura local entre cerca de -180º C e -145º C, em sintonia com o dia de 12,4 horas do cometa. A inércia térmica assinalada pela subida e queda rápida da temperatura também indica uma camada fina de poeira no topo de uma crosta de gelo e poeira.
Movendo-se por baixo da superfície, o instrumento CONSERT forneceu informações únicas acerca da estrutura global inferior do cometa, que passou ondas rádio através do núcleo entre o módulo de aterragem e a sonda.
Os resultados mostram que o pequeno lóbulo do cometa é consistente com uma mistura muito pouco compacta de poeira e gelo (porosidade de 75-85%) (relação de 0,4-2,6 de poeira-para-gelo em volume), bastante homogénea à escala de dezenas de metros.
Além disso, o CONSERT também ajudou a triangular a posição do Philae à superfície, a melhor solução atualmente apontando para uma área com 21 por 34 metros.
"No seu conjunto, estas primeiras medições pioneiras realizadas à superfície de um cometa estão a mudar profundamente a nossa visão destes mundos e continuam a moldar a nossa impressão da história do Sistema Solar," afirma Jean-Pierre Bibring, cientista líder do módulo e investigador principal do instrumento CIVA no IAS (Institut d'Astrophysique Spatiale) em Orsay, França.
"A reativação permitir-nos-ia concluir a caracterização das composição elementar, isotópica e molecular do material cometário, em particular das suas fases refratárias, pelo APXS, CIVA-M, Ptolomeu e COSAC."
"Com o novo contacto do Philae em meados de junho, ainda esperamos que possa ser reativado e continue esta aventura emocionante, com a possibilidade de mais medições científicas e novas imagens que podem mostrar-nos alterações à superfície ou mudanças na posição do Philae desde o pouso há mais de oito meses atrás," afirma Stephan Ulamec, gestor do Philae no DLR.
"Estas observações de um par de locais à superfície suportam as extensas medições remotas realizadas pela Rosetta, cobrindo todo o cometa a partir de órbita há já quase um ano," afirma Nicolas Altobelli, cientista do projeto Roseta da ESA.
"Já perto do periélio, estamos ocupados a monitorizar a atividade do cometa a uma distância segura e a procurar quaisquer mudanças nas características da superfície, e esperamos que o Philae seja capaz de enviar relatórios complementares a partir da sua posição."
Imagem bem iluminada adquirida pela câmara n.º 4 do instrumento CIVA, no local de pouso final do Philae em Abydos. A imagem mostra uma das antenas do instrumento CONSERT, que parece estar em contacto com o núcleo. As dimensões da antena, com 5 mm em espessura e 693 mm em comprimento, ajuda a dar escala à imagem. As características em forma de seixos, blocos e desfiladeiros observados nas imagens do CIVA correspondem ao que pode ser visto a partir de órbita, mas em maior escala. A variação no brilho pode estar associada com as diferentes composições minerais.
Crédito: ESA/Rosetta/Philae/CIVA
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Esta imagem, capturada pela câmara de descida ROLIS do Philae, foca-se no maior pedregulho visto na imagem capturada a 67,4 m da superfície do Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. A imagem tridimensional realça as características da rocha com 5 metros de altura, bem como a sua "cauda" afunilada de detritos e o "fosso" escavado em seu redor.
A característica de "cauda" também foi identificada em rochas noutras partes do cometa graças a imagens do instrumento OSIRIS da Rosetta a partir de órbita.
Crédito: ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR
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Ampliando uma secção do penhasco fraturado, numa imagem da câmara n.º 4 do CIVA. A imagem revela variações de brilho nas propriedades da superfície do cometa até escalas centimétricas e milimétricas. Os constituintes dominantes são aglomerados muito escuros, provavelmente compostos orgânicos. As zonas mais brilhantes podem representar grãos minerais, talvez até apontando para materiais ricos em gelo.
A imagem da esquerda mostra uma das antenas do instrumento CONSERT, que parece estar em contacto com o núcleo.
Crédito: ESA/Rosetta/Philae/CIVA
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Resumo das medições do MUPUS do Philae em Abydos, o seu local de pouso final no Cometa 67P/C-G. O gráfico no topo mostra o perfil da temperatura média à superfície medida pelo mapeador térmico MUPUS, situado no lado "aberto" do módulo. As lacunas correspondem a momentos em que o instrumento não estava registando dados. O perfil mostra um claro aumento e queda na temperatura, correspondente aos pontos baixos de cerca de -180º C e aos pontos "altos" de mais ou menos -145º C, em sintonia com o dia de 12,4 horas do cometa. Os picos são interpretados como radiação infravermelha da superfície diretamente insolada, e as variações mais suaves fora dos picos são atribuídas a iluminação indireta. A inércia termal implicada pelo aumento rápido e consequente queda de temperatura sugerem que a superfície é constituída por uma fina camada de poeira no topo de uma crosta compacta de gelo e poeira.
O gráfico na parte inferior mostra o perfil do "martelo" penetrante do MUPUS. O deslocamento é expressado como a posição do sensor de profundidade em relação à sua posição inicial sobre a superfície. É observado um deslocamento inicial de 27 mm, talvez através de uma fina camada de poeira, seguido por oscilações de 10-15 mm e deslocamentos mais pequenos. A razão para a amplitude mais baixa depois dos 80 minutos é pouco clara, mas poderá indicar que a ponta do penetrador ficou bloqueado no chão. Os dados sugerem que o instrumento "martelava" mais ou menos na mesma região, embora não necessariamente no mesmo local de cada vez, com recortes de poucos milímetros e recuos de até 10 mm. As linhas vermelhas indicam os níveis de potência do MUPUS, que correspondem a 0,49, 1,59, 2,17 e 4,23 joules, respetivamente. Estão em curso discussões sobre se os dados refletem o pleno uso da energia n.º 4. Em qualquer caso, os resultados fornecem uma estimativa da resistência da superfície por baixo da fina camada de poeira de, pelo menos, 2 MPa.
Crédito: imagem do Philae
- ESA/ATG medialab; dados - Spohn et al (2015)
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Com base nos mais recentes cálculos usando dados do CONSERT e modelos detalhados da forma do cometa, a posição do Philae foi revista até um área de 34 por 21 metros. A melhor posição calculada está marcada a vermelho, uma boa posição calculada em amarelo, e as áreas brancas correspondem a estimativas anteriores agora descartadas.
Crédito: ESA/Rosetta/Philae/CONSERT
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