Oxigênio no cometa desafia teorias da formação doSistema Solar

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Espaço

Com informações da ESA - 30/10/2015

Ninguém espera encontrar o reativo O2 sendo liberado pelo cometa - ainda mais em grandesquantidades. [Imagem: ESA]

Oxigênio molecular

A sonda espacial Rosetta detectou oxigênio molecular (O2) sendo liberado pelo cometa67P/Churyumov-Gerasimenko, o qual ela orbita desde Agosto do ano passado.

A observação é surpreendente e totalmente inesperada, sugerindo que o oxigênio foi incorporado nocometa durante a sua formação.

O oxigênio é o terceiro elemento mais abundante do Universo, mas a versão molecular mais simplesdo gás, o O2, é muito difícil de ser encontrada isoladamente, mesmo em nuvens de formação deestrelas, porque ele é altamente reativo, tendendo a se juntar a outros átomos e moléculas.

Por exemplo, os átomos de oxigênio podem combinar-se com átomos de hidrogênio em grãos depoeira finos para formar água, ou um átomo de oxigênio pode separar-se da molécula pela ação daradiação ultravioleta, recombinando-se com outra molécula para formar ozônio (O3).

Oxigênio cósmico

Apesar de já ter sido detectado nas luas geladas de Júpiter e Saturno, o O 2 ainda não fazia parte dasespécies voláteis até agora associadas aos cometas. A sonda Rosetta já detectou uma abundância dediferentes gases saindo do núcleo do 67P, incluindo monóxido de carbono e dióxido de carbono, osmais abundantes, além de uma grande variedade de outras substâncias ricas em nitrogênio, enxofreou carbono, e até gases nobres.

A quantidade de oxigênio molecular detectada mostra uma forte relação com a quantidade de águaliberada pelo cometa, sugerindo que a origem e o mecanismo de liberação dos dois estãorelacionados. Ao contrário, a quantidade de O2 detectada mostra pouca relação com o monóxido decarbono e com o nitrogênio molecular, apesar de terem uma volatilidade semelhante ao O2. Alémdisso, não foi detectado ozônio.

"Não esperávamos detectar O2 no cometa - e em tamanha abundância - porque ele é quimicamentemuito reativo, por isso foi uma grande surpresa," comentou Kathrin Altwegg, da Universidade deBerna, na Suíça, e pesquisadora principal do instrumento ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer forIon and Neutral Analysis), que vem detectando o "cheiro" do cometa desde o início da missão.

"Foi também uma surpresa porque não há muitos exemplos de detecção de O 2 interestelar. Assim,apesar de este ter sido incorporado no cometa durante a sua formação, isto não é facilmenteexplicável pelos atuais modelos de formação do Sistema Solar," completou.

A forte correlação entre o oxigênio molecular e o vapor de água indicam uma origem e um mecanismode liberação comuns. [Imagem: A. Bieler et al.]

Desafio às teorias

A equipe aventou várias possibilidades para explicar a presença e a abundância de O 2 no cometa.

Em um dos cenários, o O2 gasoso teria primeiro sido incorporado no gelo de água, na fase danebulosa protossolar do nosso Sistema Solar. Os modelos químicos dos discos protoplanetáriospreveem que grandes quantidades de O2 gasoso poderiam estar disponíveis na zona de formação decometas, mas seria necessário que ocorresse um resfriamento rápido, de temperaturas acima dos -173ºC para menos de -243ºC, para que se formasse água gelada, com o O2 preso em grãos depoeira. Os grãos teriam depois de ter sido incorporados no cometa sem que a sua composição fossealterada.

"Outra possibilidade inclui a formação do Sistema Solar numa parte estranhamente quente de umadensa nuvem molecular, a temperaturas 10-20ºC acima dos típicos -263ºC esperados para estegênero de nuvens," diz Ewine van Dishoeck, do Observatório de Leiden, na Holanda. "Isto continua aser consistente com as estimativas para a formação do cometa na nebulosa solar exterior, e aindacom descobertas anteriores feitas no cometa, referentes à baixa quantidade de N2."

Em outra hipótese aventada, a radiólise - dissociação de moléculas por radiação - dos grãos de gelopoderia ter acontecido antes da acreção do cometa, formando um corpo maior. Neste caso, o O2permaneceria preso nos espaços livres do gelo nos grãos enquanto o hidrogênio escapava, o queevitaria a formação de mais água, o que resultaria em um aumento do nível de O2 no gelo sólido. Aincorporação destes grãos de gelo no núcleo poderia explicar a forte correlação com o H2O observadono cometa.

"Independentemente da forma como ocorreu, o O2 também foi de alguma forma protegido durante afase da acreção do cometa: isto deve ter acontecido de forma suave, evitando que o O2 fossedestruído por reações químicas posteriores," acrescentou Kathrin Altwegg.

"Este é um resultado intrigante, para quem estuda os cometas, mas também para a restante dacomunidade [astronômica e astrofísica], com possíveis implicações para o nosso modelo de evoluçãodo Sistema Solar," disse Matt Taylor, cientista da Agência Espacial Europeia (ESA) para a Rosetta.

Bibliografia:

Abundant molecular oxygen in the coma of 67P/Churyumov-GerasimenkoA. Bieler, K. Altwegg, H. Balsiger, A. Bar-Nun, J.-J. Berthelier, P. Bochsler, C. Briois, U. Calmonte, M.Combi, J. De Keyser, E. F. van Dishoeck, B. Fiethe, S. A. Fuselier, S. Gasc, T. I. Gombosi, K. C.Hansen, M. Hässig, A. Jäckel, E. Kopp, A. Korth, L. Le Roy, U. Mall, R. Maggiolo, B. Marty, O. Mousis,T. Owen, H. Rème, M. Rubin, T. Sémon, C.-Y. Tzou, J. H. Waite, C. Walsh, P. WurzNatureVol.: 526, 678-681DOI: 10.1038/nature15707