A sonda Rosetta da ESA fez a primeira medida de nitrogênio molecular num cometa, fornecendo pistas sobre a temperatura ambiental na qual o Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko se formou.
A Rosetta chegou em Agosto de 2014, e desde então tem coletado extensos dados no cometa e no seu ambiente com seu conjunto de 11 instrumentos científicos.
A detecção de nitrogênio molecular tem sido pensada por muito tempo num cometa. O nitrogênio somente havia sido detectado em outros compostos, incluindo a amônia, por exemplo.
Sua detecção é particularmente importante já que o nitrogênio molecular é pensado como sendo o tipo mais comum do nitrogênio disponível quando o Sistema Solar estava se formando. Nas regiões externas mais frias, ele provavelmente forneceu a principal fonte de nitrogênio que foi incorporada no gás dos planetas. Ele também dominou a densa atmosfera da lua de Saturno, Titã, e está presente nas atmosferas e nas superfícies congeladas de Plutão e da lua Tritão, de Netuno.
É nessa região externa e fria do nosso Sistema Solar que a família de cometas de onde o cometa da Rosetta faz parte, acredita-se tenha se formado.
Os novos resultados são baseados em 138 medidas coletadas pelo instrumento Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis , ROSINA, durante os dias 17 a 23 de Outubro de 2014, quando a Rosetta estava a cerca de 10 km do centro do cometa.
“Identificando o nitrogênio molecular coloca importantes restrições nas condições onde o cometa se formou, pois, ele necessita de temperaturas muito baixas para que ele possa ficar aprisionado no gelo”, disse Martin Rubin da Universidade de Bern, principal autor do artigo que apresenta os resultados e que foi publicado na revista Science, e que você pode encontrar na íntegra, no final desse post.
O aprisionamento do nitrogênio molecular no gelo na nebulosa protosolar é pensado como tendo acontecido em temperaturas similares àquelas necessárias para aprisionar o monóxido de carbono. Assim para colocar essas restrições no modelos de formação de cometas, os cientistas comparam a razão de nitrogênio molecular com o monóxido de carbono medido no cometa com aquela existente na nebulosa prosolar, com a razão de nitrogênio medido com carbono em Júpiter e no vento solar.
Essa razão para o cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko é cerca de 25 vezes menor do que os valores protosolares esperados. Os cientistas acreditam que essa depleção pode ser uma consequência do gelo formado em temperaturas muito baixas na nebulosa protosolar.
Um cenário envolve temperaturas entre -250 e -220 graus Celsius, com um aprisionamento relativamente ineficiente de nitrogênio molecular no gelo de água amorfo ou no clatrato em ambos os casos levando diretamente a uma baixa razão.
De maneira alternativa, o nitrogênio molecular poderia ter sido aprisionado de forma mais eficiente em temperaturas ainda mais baixos de cerca de -253 graus Celsius na mesma região de Plutão e Tritão, resultando em gelos relativamente enriquecidos de nitrogênio como vistos neles.
O aquecimento subsequente do cometa através do decaimento de nuclídeos radioativos, ou enquanto o cometa da Rosetta se move para mais próximo do Sol, poderia ter sido suficiente para disparar a expulsão de nitrogênio e assim levar a uma redução da razão com o passar do tempo.
“Esse processo em temperaturas muito baixas é similar àquele que pensamos deve ter acontecido em Plutão e Tritão para desenvolverem seu gelo rico em nitrogênio e é consistente com o cometa originado do Cinturão de Kuiper”, disse Martin.
O único corpo do Sistema Solar com uma atmosfera rica em nitrogênio é a Terra. A melhor hipótese até hoje sobre sua origem é via placa tectônicas, com vulcões lançando nitrogênio preso nas rochas silicatos no manto.
Comet_s_orbit
Contudo a questão permanece sobre o papel dos cometas na entrega desse importante ingrediente.
“Do mesmo modo que nós queremos aprender sobre o papel dos cometas em trazer a água para a Terra, nós também queremos estabelecer as restrições na entrega de outros ingredientes, especialmente aqueles necessários para gerar os blocos fundamentais da vida, como o nitrogênio”, disse Kathrin Altwegg também da Universidaade de Berna e o principal pesquisador do instrumento ROSINA.
Para acessa a possível contribuição dos cometas como o da Rosetta para o nitrogênio na atmosfera da Terra, os cientistas assumem que a razão isotópica do 14N para o 15N no cometa é a mesma que aquela medida para Júpiter e para o vento solar, que reflete a composição da nebulosa protosolar.
Contudo, essa razão isotópica é muito maior do que aquela medida para outras espécies que possuem nitrogênio presentes nos cometas, como a amônia.
A razão 14N/15N na Terra localiza-se aproximadamente entre esses dois valores, e se existia uma mistura igual da forma molecular por um lado e da amônia e outros compostos por outro lado, nos cometas, seria no mínimo concebível que o nitrogênio da Terra poderia ter vindo dos cometas.
“Contudo, a quantidade de nitrogênio, encontrada no 67P/Churyumov-Gerasimenko não tem uma mistura igual entre o nitrogênio molecular e o nitrogênio em outras moléculas. Além disso, existe 15 vezes menos nitrogênio molecular, e assim a razão 14N/15N da Terra não pode ser reproduzida através da entrega dos cometas da família júpiter, como o cometa da Rosetta”, disse Martin.
“Esse é outro pedaço do quebra-cabeça em termos do papel dos cometas da família Júpiter na evolução do Sistema Solar, mas o quebra-cabeça nem está perto de ser acabado ainda”, disse o cientista de projeto da Rosetta da ESA, Matt Taylor.
“A Rosetta está a cerca de cinco meses do periélio, agora, e ela está vendo como a composição dos gases muda no decorrer de tempo, e está tentando decifrar o que ela pode nos dizer sobre a vida passada desse cometa”.
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