A nave Rosetta faz a primeira deteção de nitrogénio molecular num cometa



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A nave Rosetta da ESA fez a primeira medição de nitrogénio molecular num cometa, fornecendo pistas acerca da temperatura ambiente na qual o Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko se formou.

A Rosetta chegou em Agosto passado, e desde então tem estado a recolher extensos dados sobre o cometa e o ambiente à sua volta, com os seus 11 instrumentos científicos.

A detecção in situ de nitrogénio molecular num cometa já era procurada há muito tempo. Até agora, o nitrogénio só tinha sido detectado agarrado a outros componentes, incluindo cianeto de hidrogénio e amónia, por exemplo.

A sua detecção é particularmente importante já que se pensa que o nitrogénio molecular era o tipo de nitrogénio mais comum quando o Sistema Solar se estava a formar. Nas regiões exteriores mais frias, foi provavelmente a principal fonte de nitrogénio, incorporado nos planetas gasosos. Domina também a densa atmosfera da lua de Saturno, Titã, e está presente nas atmosferas e gelos de superfície de Plutão e da lua de Neptuno, Tritão.

Acredita-se que é nestas profundezas frias do Sistema Solar que cometas da família do cometa da Rosetta se formaram.

Os novos resultados baseiam-se em 138 medições feitas pelo espectrómetro a bordo da Rosetta, ROSINA, no período de  17–23 Outubro de 2014, quando a Rosetta estava a cerca de 10 km do centro do cometa.

“A identificação de nitrogénio molecular constitui um importante constrangimento às condições em que o cometa se formou, porque são necessárias muito baixas temperaturas para que fique preso no gelo,” diz Martin Rubin da Universidade de Berna, principal autor do artigo em que são apresentados os resultados publicados hoje na revista Science.

Pensa-se que a captura de nitrogénio molecular no gelo na nebulosa proto-solar acontece a temperaturas semelhantes às exigidas à captura de monóxido de carbono. Daí que de forma a poder por constrangimentos nos modelos de formação de cometas, os cientistas tenham comparado o rácio de moléculas de nitrogénio em relação ao monóxido de carbono no cometa ao da nebulosa proto-solar, calculado a partir das medições do rácio nitrogénio/carbono em Júpiter e no vento solar.

Só que o rácio no Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko é afinal  25 vezes inferior ao esperado valor protosolar . Os cientistas pensam que esta diminuição possa ser uma consequência da formação do gelo a temperaturas muito baixas na nebulosa proto-solar.

Um dos cenários envolve temperaturas entre os –250ºC e talvez  –220ºC, com uma relativa ineficiência na captura de nitrogénio molecular quer em gelo amorfo quer em gelo em clatrato, em ambos os casos atingindo um baixo rácio directamente.

Em alternativa, o nitrogénio molecular pode ter sido capturado de uma forma mais eficiente a temperaturas ainda mais baixas de cerca de -253ºC na mesma região de Plutão e Tritão, resultando em gelos relativamente ricos em nitrogénio, como se detecta nos dois.

O aquecimento subsequente do cometa através do decaimento dos nuclídeos radioactivos ou à medida que o cometa se deslocou para órbitas mais próximas do Sol, pode ter sido o suficiente para desencadear a perda do nitrogénio levando assim à redução do rácio ao longo do tempo.

Este processo a muito baixas temperaturas é semelhante àquilo que pensamos estar na origem do gelo rico em nitrogénio de Plutão e Tritão e é consistente com a origem do cometa na região de Kuiper Belt,” diz Martin.

Só há mais um corpo no Sistema Solar com uma atmosfera em que domina o nitrogénio: a Terra. Actualmente a melhor explicação encontrada para a sua origem é a tectónica de placas, com vulcões a libertar o nitrogénio preso nas rochas de silicato do manto.

No entanto, permanece a questão relativamente ao papel dos cometas na origem deste importante ingrediente.

Tal como queríamos saber mais sobre o papel dos cometas no tranporte de água para a Terra, também queríamos saber mais sobre o papel dos cometas no transporte de outros ingredientes, especialmente aqueles que são necessários à vida, como o nitrogénio,” diz Kathrin Altwegg, também da Universidade de Berna, e investigadora principal para o ROSINA.

Para avaliar a eventual contribuição de cometas como o da Rosetta para o nitrogénio na atmosfera da Terra, os cientistas assumiram que o rácio dos isótopos 14N /15N no cometa é o mesmo que o medido para Júpiter e o vento solar, o que reflecte a composição da nebulosa proto-solar.

No entanto, este rácio isotópico é muito mais elevado do que o medido para outras espécies com nitrogénio presentes em cometas, tais como o cianeto de hidrogénio e a amónia.

O rácio de 14N/15N na Terra está entre estes dois valores daí que se houvesse uma mistura igual da forma molecular por um lado e do cianeto de hidrogénio e da amónia por outro nos cometas é pelo menos admissível que o nitrogénio na Terra possa ter vindo dos cometas.

No entanto, a quantidade de  nitrogénio encontrada no 67P/Churyumov–Gerasimenko não é uma mistura igual entre o nitrogénio molecular e outras moléculas com nitrogénio. Em vez disso, há 15 vezes menos moléculas de nitrogénio, daí que o rácio de 14N/15N na Terra não possa ser da responsabilidade de cometas da família de Júpiter, como a Rosetta,” diz Martin.

É outra peça do puzzle em relação ao papel dos cometas da família de Júpiter na evolução do Sistema Solar, mas o puzzle não está terminado de forma alguma,” diz o cientista de projeta da ESA para a Rosett, Matt Taylor.

Neste momento a Rosetta está a cerca de cinco meses do peri-hélio e estaremos observar como é que a composição dos gases muda ao longo deste período, tentando decifrar o qu eé que isto nos diz sobre a vida passada deste cometa.”

Notícia e imagem: ESA

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