NASA: Estudo em 3D sobre cometas revela suas fábricas químicas em produção

Localização aproximada do cometa ISON na ocasião em que foi estudado pelo ALMA. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA/ESA Hubble; M. Cordiner, NASA, et al.

Um time de cientistas coordenado pela NASA criou mapas tridimensionais detalhados das atmosferas que envolvem os cometas, identificando seus vários gases e mapeando a sua distribuição com a mais alta resolução já alcançada.

Martin Cordiner, pesquisador do Centro Goddard para Astrobiologia do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland, EUA, explicou:

Conseguimos um mapeamento inédito das moléculas importantes que nos ajudam a compreender a natureza dos cometas.

Martin Cordiner liderou a equipe internacional de cientistas que elaborou esta pesquisa.

Praticamente nunca antes usada no estudo de cometas, a perspectiva 3-D fornece uma visão mais profunda sobre os materiais expelidos a partir do núcleo do cometa e sobre os materiais produzidos dentro da sua atmosfera (coma ou cabeleira). Isto ajudou a equipe a determinar as fontes de duas moléculas orgânicas [1] chaves.

Localização do cometa Lemmon no Sistema Solar quando investigado pelo ALMA. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); Gerald Rhemann; M. Cordiner, NASA, et al.

As observações foram realizadas em 2013 nos cometas Lemmon e ISON através do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), uma rede de antenas de alta precisão no Chile. Estes cometas são os primeiros que foram estudados com o ALMA.

As observações do ALMA combinam uma imagem em 2-D dos gases cometários em alta resolução, com o espectro detalhado em cada ponto. A partir destes espectros, os cientistas puderam identificar as moléculas presentes em todos os pontos e determinar as suas velocidades (velocidade + direção) ao longo da linha de visão. Assim, esta informação processada nos fornece a terceira dimensão, mostrando-nos a profundidade da cabeleira.

Anthony Remijan, cientista do NRAO (National Radio Astronomy Observatory), uma das organizações que opera o ALMA, coautor do estudo, observou:

Assim, o ALMA não só nos permite identificar espécies moleculares individuais no coma, como também nos dá a capacidade de mapear as suas localizações com grande sensibilidade.

Os investigadores relataram os resultados para três tipos de moléculas:

• Cianureto de Hidrogênio ou Ácido Cianídrico (HCN)
• Ácido Isocianídrico (HNC)
• Formaldeído ou Metanal (H₂CO)

A emissão a partir das moléculas orgânicas na atmosfera do cometa ISON, observado pelo complexo ALMA de radiotelescópios. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); M. Cordiner, NASA, et al.

Os cientistas deram com foco principal em duas, cujas fontes têm sido difíceis de discernir em cometas, com exceção do Cometa Halley. Os mapas 3-D indicam se cada molécula seguia para fora em todas as direções de maneira uniforme ou se eram expelidas agrupadas em jatos ou em aglomerados.

Em cada cometa, a equipe descobriu que duas espécies, o formaldeído (H₂CO) e o HNC (ácido isocianídrico, um elemento composto por um átomo de hidrogênio, um de nitrogênio e um de carbono), foram produzidas na cabeleira. Especificamente para o formaldeído, isto confirmou o que os cientistas já suspeitavam. No entanto, os novos mapas contêm detalhes suficientes para resolver os aglomerados de material que se movem para regiões diferentes da cabeleira de diariamente e até mesmo de hora em hora.

Para o Ácido isocianídrico (HNC), os mapas solucionaram uma questão de longa data sobre a origem do material. Inicialmente, pensava-se que o HNC era material interestelar primitivo oriundo do núcleo do cometa. No entanto, trabalhos posteriores sugeriram outras possíveis fontes. O novo estudo forneceu a primeira prova de que o HNC é produzido durante a decomposição de grandes moléculas ou da poeira orgânica na cabeleira.

Michael Mumma, diretor do Centro Goddard para Astrobiologia e co-autor do estudo, explicou:

A compreensão da poeira orgânica é importante, porque tais materiais são mais resistentes à destruição durante a entrada na atmosfera e alguns podem ter sido entregues, intactos, à Terra primitiva, favorecendo desta maneira o aparecimento da vida. Estas observações abrem uma nova janela de conhecimento sobre estes componentes pouco conhecidos da química orgânica dos cometas.

As observações, publicadas na revista Astrophysical Journal Letters, são significativas porque cometas modestos como o Lemmon e o ISON contêm concentrações relativamente baixas de moléculas cruciais, o que os torna difíceis de estudar em profundidade com telescópios terrestres. Os poucos estudos compreensivos deste tipo têm sido realizados em cometas brilhantes e famosos como o Hale-Bopp. Estes resultados também se aplicam aos cometas de brilho apenas moderado.

Nota

[1] Os compostos ou moléculas orgânicas são as substâncias químicas que contêm na sua estrutura carbono e hidrogênio e muitas vezes com oxigênio, nitrogênio, enxofre, fósforo, boro, halogênios e outros.

Contudo, não são considerados como moléculas orgânicas os carbetos, carbonatos, bicarbonatos, cianetos, óxidos de carbono, assim como o carbono grafite, diamante e o fulereno.

Fontes

ALMA: ALMA Confirms Comets Forge Organic Molecules in Their Dusty Atmospheres

NASA: NASA’s 3-D Study of Comets Reveals Chemical Factory at Work

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