ONDE ESTÁ O GELO DE CERES? NOVOS ACHADOS DA DAWN
20 de dezembro de 2016
A sonda Dawn da NASA determinou o conteúdo de hidrogénio até um metro de profundidade da superfície de Ceres. O azul indica maiores concentrações de hidrogénio, perto dos polos, enquanto o vermelho indica concentrações inferiores a latitudes mais baixas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI
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À primeira vista, Ceres, o maior corpo na cintura de asteroides, pode não parecer gelado. As imagens obtidas pela sonda Dawn da NASA revelaram um mundo escuro e altamente craterado cuja área mais brilhante é composta por sais altamente refletivos - não gelo. Mas estudos recentemente publicados por cientistas da Dawn mostram duas linhas distintas de evidência para gelo à superfície ou perto da superfície do planeta anão. Os investigadores apresentaram os seus achados na reunião da União Geofísica Americana de 2016 em San Francisco.
"Estes estudos suportam a ideia que o gelo se separou da rocha no início da história de Ceres, formando uma camada crustal rica em gelo, e que o gelo permaneceu perto da superfície durante o resto da história do Sistema Solar," comenta Carol Raymond, investigadora principal adjunta da missão Dawn, no JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia.
A água gelada nos outros corpos planetários é importante porque é um ingrediente essencial para a vida como a conhecemos. "Ao encontrarmos corpos ricos em água no passado distante, podemos descobrir pistas sobre onda a vida pode ter existido no início do Sistema Solar," realça Raymond.
O gelo está em toda a parte em Ceres
A superfície de Ceres é rica em hidrogénio, com uma maior concentração a latitudes médias e altas - consistente com grandes extensões de água gelada, de acordo com um novo estudo publicado na revista Science.
"Em Ceres, o gelo não está apenas localizado em algumas crateras. Está em toda a parte e está mais próximo da superfície a latitudes mais altas," afirma Thomas Prettyman, investigador principal do instrumento GRaND (Gamma Ray and Neutron Detector) da Dawn, que pertence ao Instituto de Ciências Planetárias em Tucson, Arizona, EUA.
Os investigadores usaram o instrumento GRaND para determinar as concentrações de hidrogénio, ferro e potássio até um metro de profundidade em Ceres. O GRaND mede o número e energia de raios-gama e neutrões emanados de Ceres. Os neutrões são produzidos à medida que os raios cósmicos galácticos interagem com a superfície de Ceres. Alguns são absorvidos pela superfície enquanto outros conseguem escapar. Dado que o hidrogénio diminui a velocidade dos neutrões, está associado com a fuga de um menor número de neutrões. Em Ceres, o hidrogénio está provavelmente na forma de água gelada (composta por dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio).
Em vez de uma camada sólida de gelo, é provável que exista uma mistura porosa de materiais rochosos na qual o gelo preenche os poros, descobriram os cientistas. Os dados do GRaND mostram que o gelo corresponde a cerca de 10% da massa da mistura.
"Estes resultados confirmam previsões feitas há quase três décadas de que o gelo pode sobreviver durante milhares de milhões de anos logo abaixo da superfície de Ceres," realça Prettyman. "A evidência reforça o caso para a presença de água gelada perto da superfície nos outros asteroides da cintura principal."
Pistas para a vida interior de Ceres
As concentrações de ferro, hidrogénio, potássio e carbono fornecem evidências adicionais de que a camada superior de material que cobre Ceres foi alterada por água líquida no interior de Ceres. Os cientistas teorizam que o decaimento de elementos radioativos no interior de Ceres produziu calor que dirigiu este processo de alteração, separando Ceres num interior rochoso e numa camada gelada exterior. A separação do gelo e da rocha levaria a diferenças na composição química da superfície e do interior de Ceres.
Dado que a classe de meteoritos a que chamamos condritos carbonáceos também foram alterados por água, os cientistas estão interessados em compará-los com Ceres. Estes meteoritos provavelmente vêm de corpos mais pequenos que Ceres, que tiveram fluxos líquidos limitados, de modo que podem fornecer pistas sobre a história do interior de Ceres. O estudo publicado na Science mostra que Ceres tem mais hidrogénio e menos ferro do que estes meteoritos, talvez porque as partículas mais densas afundaram-se enquanto os materiais ricos em salmoura subiram até à superfície. Alternativamente, Ceres ou os seus componentes podem ter-se formado numa região diferente do Sistema Solar do que os meteoritos.
Gelo permanentemente à sombra
Um segundo estudo, liderado por Thomas Platz do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, em Gotinga, Alemanha, e publicado na revista Nature Astronomy, focou-se em crateras permanentemente à sombra no hemisfério norte de Ceres. Os cientistas examinaram cuidadosamente centenas destas crateras frias e escuras a que chamam "armadilhas frias" - algumas com menos de -160º C, tão frias que muito pouco do gelo se transforma em vapor ao longo de mil milhões de anos. Os investigadores encontraram depósitos de material brilhante em 10 destas crateras. Numa cratera parcialmente iluminada, o espectrómetro de mapeamento infravermelho da Dawn confirmou a presença de gelo.
Isto sugere que a água gelada pode ser armazenada em crateras escuras e frias em Ceres. O gelo nestas armadilhas frias já tinha sido avistado em Mercúrio e, em alguns casos, na Lua. Todos estes corpos têm inclinações muito pequenas em relação aos seus eixos de rotação, de modo que os seus polos são extremamente frios e salpicados com crateras permanentemente à sombra. Os cientistas acreditam que corpos impactantes podem ter entregado gelo a Mercúrio e à Lua. As origens do gelo nas armadilhas frias de Ceres são, no entanto, mais misteriosas.
"Estamos interessados em saber como este gelo aí chegou e como conseguiu durar tanto tempo," acrescenta o coautor Norbert Schorghofer da Universidade do Hawaii. "Pode ter vindo da crosta rica em gelo de Ceres, ou pode ter sido entregue a partir do espaço."
Independentemente da sua origem, as moléculas de água em Ceres têm a capacidade de pular de regiões mais quentes para os polos. Uma investigação anterior sugeriu uma ténue atmosfera de água, incluindo observações do vapor de água de Ceres realizadas pelo Observatório Espacial Herschel em 2012-13. As moléculas de água que deixam a superfície caem de volta para Ceres e podem aterrar nas armadilhas frias. Com cada salto existe uma hipótese de que a molécula seja perdida para o espaço, mas uma parte delas acaba nas armadilhas frias, onde se acumulam.
"Manchas brilhantes" recebem nomes
A área mais brilhante de Ceres, no interior da cratera Occator do hemisfério norte, não brilha por causa do gelo, mas sim por causa de sais altamente refletivos. Um novo vídeo, produzido pelo Centro Aeroespacial Alemão, em Berlim, simula a experiência de voar em redor desta cratera e de explorar a sua topografia. A brilhante região central de Occator, que inclui uma abóbada com fraturas, recebeu recentemente o nome de Cerealia Facula. O conjunto de manchas menos refletivas, para este do centro, chama-se Vinalia Faculae.
"O interior único de Occator pode ter sido formado através de uma combinação de processos atualmente em investigação," afirma Ralf Jaumann, cientista planetário e coinvestigador da Dawn no Centro Aeroespacial Alemão. "O impacto que criou a cratera pode ter desencadeado o afloramento de líquido a partir do interior de Ceres, que deixou para trás os sais."
Os próximos passos da Dawn
A Dawn começou a fase estendida da sua missão em julho e está atualmente a voar numa órbita elíptica a mais de 7200 km de Ceres. Durante a missão primária, a Dawn orbitou e realizou todos os seus objetivos originais em Ceres e em redor do protoplaneta Vesta, que a sonda visitou entre julho de 2011 e setembro de 2012.
Este vídeo obtido pela sonda Dawn da NASA mostra uma cratera em Ceres em que várias zonas estão permanentemente à sombra. Estas crateras são chamadas "armadilhas frias". A Dawn mostrou que a água gelada pode, potencialmente, ficar preservada nestes locais durante longos períodos de tempo.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
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Este gráfico mostra um percurso teórico de uma molécula de água em Ceres. Algumas moléculas de água caem para crateras frias e escuras chamadas "armadilhas frias", onde muito pouco do gelo transforma-se em vapor, mesmo ao longo de mil milhões de anos.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
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