Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos detectaram dióxido de carbono e peróxido de hidrogênio na superfície congelada da maior lua de Plutão, Caronte. A detecção dessas moléculas poderia dizer aos cientistas como Caronte e outros corpos gelados no sistema solarborda nasceram.
Desde a sua descoberta em 1978, Caronte tem sido extensivamente estudado — mas pesquisas anteriores foram limitadas em termos de quais comprimentos de onda de luz poderiam ser explorados durante essas análises. Isso deixou lacunas na nossa compreensão da composição da superfície desta lua de Plutão. Como resultado, embora os cientistas tenham detectado gelo de água, espécies contendo amônia e compostos orgânicos em Caronte, dióxido de carbono e peróxido de hidrogênio escaparam da detecção. Até agora, isso é.
A equipe, liderada por Silvia Protopapa do Southwest Research Institute (SwRI), preencheu essas lacunas estudando Caronte com o instrumento Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) do JWST.
“Nossa pesquisa revela que a superfície de Caronte preserva evidências de sua formação através da presença de dióxido de carbono, bem como sinais de processos de irradiação, indicados pela presença de peróxido de hidrogênio”, disse Protopapa ao Space.com. “Essas descobertas expandem o inventário composicional conhecido de Caronte, que inclui gelo de água, espécies contendo amônia e materiais orgânicos responsáveis por sua coloração cinza e vermelha”.
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Caronte é um corpo de tamanho médio com cerca de 1.207 quilômetros de largura e localizado no Cinturão de Kuiper, um anel de detritos gelados, cometas e planetas anões, também conhecidos como objetos transnetunianos (TNOs), na borda do sistema solar.
Ao contrário de muitos dos objetos maiores na Cintura de Kuiper, a superfície de Caronte não é obscurecida por gelos voláteis como o metano, o que significa que oferece aos cientistas informações valiosas sobre os efeitos da exposição à luz solar e das crateras nestes corpos distantes. Além disso, Caronte é o único TNO de médio porte para o qual o mapeamento geológico está disponível. Isto graças aos dados recolhidos por NASAda sonda New Horizons, que visitou o sistema de Plutão há cerca de uma década.
“No geral, estes factores fazem de Caronte um alvo inestimável com o qual podemos aprender extensivamente”, disse Protopapa. “Nossas descobertas fornecem informações valiosas sobre como processos como a exposição à luz solar e a formação de crateras moldam a superfície de Caronte e, por extensão, de outros corpos gelados de tamanho médio além. Netunosua órbita.”
Surpresas legais em Caronte
A composição das estrelas, planetas e luas pode ser determinada a partir da luz que emitem ou refletem na sua superfície. Isto é possível porque os elementos absorvem e emitem luz em comprimentos de onda específicos. Assim, observar os espectros de um corpo celeste através de uma técnica chamada “espectroscopia” revela as “impressões digitais” de elementos e compostos químicos.
Protopapa e colegas chegaram às suas descobertas comparando as observações espectroscópicas do JWST com medições baseadas em laboratório e modelos espectrais detalhados da superfície de Caronte. Isto os levou a concluir que o dióxido de carbono está presente principalmente como uma camada superficial em uma subsuperfície rica em gelo de água.
“A superfície de Caronte, conforme revelado pela missão New Horizons, apresenta numerosas crateras cercadas por mantas de material ejetado brilhantes que são ricas em gelo de água e compostos contendo amônia”, explicou Protopapa. “Estas características geológicas sugerem que os materiais abaixo da superfície foram expostos por eventos de impacto, fornecendo uma janela para a composição do subsolo da Lua.
“Nossa interpretação preferida é que a camada superior de dióxido de carbono se origina do interior e foi exposta à superfície através de eventos de crateras”.
Ela acrescentou que o dióxido de carbono também era esperado porque se sabe que o composto está presente em regiões do disco protoplanetário a partir do qual o sistema de Plutão se formou. O facto de o dióxido de carbono não ter sido detectado pela sonda New Horizons da NASA quando visitou Plutão e capturou imagens de Caronte em 2015 tem preocupado os cientistas há algum tempo.
“A detecção de dióxido de carbono foi uma confirmação satisfatória das nossas expectativas”, continuou Protopapa.
O que não era esperado pela equipe era a detecção de peróxido de hidrogênio.
“A detecção de peróxido de hidrogênio em Caronte foi uma surpresa. Eu
honestamente, não esperava encontrar evidências disso na superfície”, disse Protopapa. “Sabe-se que o peróxido de hidrogênio está presente na superfície da lua de Júpiter, Europa, desde os anos 2000. Nunca imaginei que estaria escrevendo um artigo comparando
destes satélites gelados, Caronte e Europa, dada a forma como são diferentes
ambientes são.”
A presença surpreendente de peróxido de hidrogênio em Caronte sugeriu à equipe que a superfície rica em água gelada da maior lua de Plutão está sendo ativamente alterada pela luz ultravioleta do Sol, partículas energéticas do vento solar e fluxos de partículas carregadas de além do Sol. sistema solar chamado de “raios cósmicos galácticos”.
“O peróxido de hidrogênio se forma a partir da combinação de radicais de íons hidróxido vizinhos, que se originam da quebra de moléculas de água devido à entrada de íons, elétrons ou fótons”, continuou Protopapa. “Nossa equipe realizou novas medições laboratoriais para confirmar que é possível gerar peróxido de hidrogênio mesmo quando o dióxido de carbono está presente”.
A equipe ainda não terminou a maior lua de Plutão. O JWST continuará a estudar Caronte e os cientistas usarão os dados resultantes para compreender melhor os TNOs gelados como um todo.
“As observações futuras do JWST visando as lacunas espectrais, não cobertas pelos dados atuais, poderiam levar a novas descobertas de Caronte e expandir ainda mais o seu inventário químico, possivelmente revelando outros mecanismos em jogo”, disse Protopapa.
A pesquisa da equipe foi publicada na terça-feira (1º de outubro) na revista Comunicações da Natureza.
Postado originalmente em Espaço.com.