Sonda Rosetta confirma que o gelo à superfície do cometa 67P é água

ESA/Rosetta/NavCam

Duas exposições de água gelada identificadas pelo instrumento VIRTIS da Rosetta na região Imhotep do Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko

Observações feitas pouco depois da chegada da Rosetta ao seu destino cometário em 2014 forneceram confirmação definitiva da presença de água gelada.

Apesar de o 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 a paredes rochosas e quedas de detritos, e estava a uma temperatura média de -120ºC.

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.

ESA/Rosetta/NavCam

Dados recolhidos pelo instrumento VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) da Rosetta entre setembro e novembro de 2014 fornecem provas definitivas de água gelada na região Imhotep do Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko.

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 67P, 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 na 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 que foram criadas durante a sua evolução é um tanto ou quanto complexo, diz Matt Taylor, cientista do projeto Rosetta da ESA.

“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 Taylor.

CCVAlg