O estudo contínuo da nave Rosetta ao Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko revelou um inesperado processo que causa a rápida separação das moléculas de água e de dióxido de carbono que saltam da superfície do cometa.
A missão da ESA Rosetta chegou ao cometa em Agosto do ano passado. Desde então, tem estado em órbita ou a passar pelo cometa a distâncias que vão das centenas de quilómetros a apenas 8 km. Durante estas passagens, tem estado a recolher dados sobre cada aspecto do ambiente do cometa, com os seus 11 instrumentos.
Um dos instrumentos, o espectrógrafo Alice, fornecido pela NASA, tem estado a examinar a composição química da atmosfera do cometa, ou cauda, em comprimentos de onda do ultravioleta distante.
Nestes comprimentos de onda, o instrumento Alice permite a detecção dos elementos mais abundantes no Universo, tais como o hidrogénio, o oxigénio, carbono e nitrogénio. O espectrógrafo separa a luz do cometa nas suas várias cores – o espectro – o que permite identificar a composição dos gases da cauda do cometa.
Num artigo aceite para publicação pelo jornal de Astronomia e Astrofísica, os cientistas relatam as detecções feitas pelo instrumento Alice durante os primeiros quatro meses no cometa, quando a nave estava entre os 10 km e os 80 km de distância do centro do núcleo do cometa.
Para este estudo, a equipa focou-se na natureza das ‘plumas’ de água e dióxido de carbono que surgem a partir da superfície do cometa, como resultado do aquecimento do Sol. Para o fazer, analisaram as emissões de átomos de oxigénio e hidrogénio que resultam da quebra das moléculas de água, e também dos átomos de carbono das moléculas de dióxido de carbono, próximo do núcleo do cometa.
Os cientistas descobriram que as moléculas se separam num processo com dois passos.
Primeiro, um fotão ultravioleta emitido pelo Sol atinge a molécula de água na cauda do cometa e ioniza-a, expulsando um electrão energizado. Este electrão atinge então outra molécula de água na cauda, separando-a em dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio, energizando-as no processo. Estes átomos então emitem luz ultravioleta que é detectada em comprimentos de onda do Alice.
À semelhança disso, é o impacto de um electrão com uma molécula de dióxido de carbono que resulta na sua separação em átomos e nas emissões de carbono observadas.
“Esta descoberta é bastante inesperada,” diz o investigador principal do Alice, Alan Stern, do Southwest Research Institute (SwRI).
“Mostra-nos quão valioso é ir aos cometas, para os observar de perto, já que esta descoberta pura e simplesmente não poderia ter sido feita a partir da Terra ou da órbita da Terra. E basicamente está a transformar o nosso conhecimento sobre os cometas.”
A equipa compara a separação das moléculas ao processo que foi proposto para as plumas da lua gelada de Júpiter, Europa, excepto o facto de os electrões no cometa serem produzidos por fotões solares, enquanto os electrões em Europa vêm da magnetosfera de Júpiter.
Os resultados de Alice são apoiados por dados obtidos por outros instrumentos da Rosetta, em particular MIRO, ROSINA e VIRTIS, que são capazes de estudar a abundância de diferentes constituintes da cauda e as suas variações ao longo do tempo, e instrumentos de detecção de partículas como o RPC-IES.
“Estes resultados preliminares do Alice demonstram a importância de estudar cometa em diferentes comprimentos de onda e com diferentes técnicas, de forma a que se analisem vários aspectos do ambiente do cometa,” diz o cientista de projecto da ESA para a Rosetta, Matt Taylor.
“Estamos a observar a evolução do cometa à medida que este se aproxima do Sol, ao longo da sua órbita em direcção ao periélio em Agosto, vendo como as plumas se tornam mais activas devido ao aquecimento solar, e estudando os efeitos da internação do cometa com o vento solar.”
Notícia e imagem: ESA