Estudo em ultravioleta revela surpresas na cauda de 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 aspeto do ambiente do cometa, com os seus 11 instrumentos.

Um dos instrumentos, o espectógrafo 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 deteção dos elementos mais abundantes no Universo, tais como o hidrogénio, o oxigénio, carbono e nitrogénio. O espectógrafo separa a luz do cometa nas suas várias cores – o espectro – o que permite identificar a composição dos gases da cauda do cometa. 

Rosetta’s imaging and spectroscopy instruments
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Num artigo aceite para publicação pelo jornal de Astronomia e Astrofísica, os cientistas relatam as deteções 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 coemta e ioniza-a, expulsando um eletrão energizado. Este eletrão 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 detetada em comprimentos de onda do Alice. 

À semelhança disso, é o impacto de um eletrão 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 eletrões no cometa serem produzidos por fotões solares, enquanto os eletrões 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 deteção de partículas como o RPC-IES.

“Estes resultados preliminaries do Alice demonstram a importância de estudar cometa em diferentes comprimentos de onda e com diferentes técnicas, de forma a que se analisem vários aspetos do ambiente do cometa,” diz o cientista de projeto 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 direção ao periélio em agosto, vendo como as plumas se tornam mais ativas devido ao aquecimento solar, e estudando os efeitos da interação do cometa com o vento solar.”

Mais informação

“Measurements of the near-nucleus coma of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko with the Alice far-ultraviolet spectrograph on Rosetta,” por P Feldman aceite para publicação em Astronomy and Astrophysics.