O planeta anão Ceres tem algumas crateras permanentemente escuras que retêm gelo. Os astrônomos pensaram que o gelo era antigo quando foram descobertos, como nas regiões permanentemente sombreadas da Lua. Mas algo era intrigante.
Por que algumas dessas crateras sombreadas retinham gelo e outras não?
Ceres foi descoberto pela primeira vez em 1801 e foi considerado um planeta. Mais tarde, foi pensado para ser o primeiro asteróide descoberto, uma vez que está no cinturão principal de asteróides. Desde então, o nosso conhecimento em expansão mudou a sua definição: agora o conhecemos como um planeta dos anões.
Embora tenha sido descoberto há mais de 200 anos, foi apenas nas últimas décadas que conseguimos observar melhor as suas características superficiais. Missão Dawn da NASA é responsável pela maior parte do nosso conhecimento da superfície de Ceres e encontrou o que parecia ser gelo em regiões permanentemente sombreadas (PSRs).
Uma nova investigação mostra que estes PSRs não são realmente permanentes e que o gelo que contêm não é antigo. Em vez disso, tem apenas alguns milhares de anos.
A nova pesquisa é intitulada “História das armadilhas frias de Ceres baseadas em modelos de formas refinadas”, publicado no The Planetary Science Journal. O autor principal é Norbert Schorghofer, cientista sênior do Instituto de Ciências Planetárias.
“Os resultados sugerem que todos estes depósitos de gelo devem ter-se acumulado nos últimos 6.000 anos ou menos.”
Norbert Schorghofer, cientista sênior, Instituto de Ciências Planetárias.
Dawn capturou suas primeiras imagens de Ceres enquanto se aproximava do planeta anão em janeiro de 2015. Naquela época, estava perto o suficiente para capturar imagens tão boas quanto as do Hubble. Essas imagens mostraram crateras e um local de alto albedo na superfície. Uma vez capturada por Ceres, Dawn seguiu uma órbita polar com altitude decrescente. Eventualmente atingiu 375 km (233 milhas) acima da superfície, permitindo-lhe ver os pólos e a superfície com maior detalhe.
“Para Ceres, a história começou em 2016, quando a sonda Dawn, que orbitava Ceres na altura, vislumbrou estas crateras permanentemente escuras e viu depósitos de gelo brilhantes em algumas delas”, disse Schorghofer. “A descoberta em 2016 colocou um enigma: muitas crateras nas regiões polares de Ceres permanecem sombreadas durante todo o ano – que em Ceres dura 4,6 anos terrestres – e, portanto, permanecem extremamente frias, mas apenas algumas delas abrigam depósitos de gelo.”
À medida que os cientistas continuavam a estudar Ceres, fizeram outra descoberta: os seus enormes vizinhos do Sistema Solar fazem-no oscilar.
“Em breve, outra descoberta forneceu uma pista sobre o porquê: o eixo de rotação de Ceres oscila para frente e para trás a cada 24.000 anos devido às marés do Sol e de Júpiter. Quando a inclinação do eixo é alta e as estações fortes, apenas algumas crateras permanecem sombreadas durante todo o ano, e estas são as crateras que contêm depósitos de gelo brilhantes”, disse o autor principal Schorghofer.
Os pesquisadores construíram mapas digitais de elevação (DEMs) das crateras para descobrir esses fatos. Eles queriam descobrir quão grandes e profundas eram as sombras nas crateras, não apenas agora, mas há milhares de anos. Mas isso é difícil de fazer, uma vez que partes destas crateras estavam em sombra profunda quando Dawn visitou. Isso tornou difícil ver a profundidade das crateras.
Robert Gaskell, também do Planetary Science Institute, assumiu a tarefa. Ele desenvolveu uma nova técnica para criar mapas mais precisos das crateras com dados do sensor sensível da Dawn. Enquadramento de câmeras, contribuiu para a missão pela Alemanha. Com maior precisão, estes mapas do fundo das crateras poderiam ser usados no traçado de raios para mostrar que a luz solar penetrou nas sombras enquanto Ceres oscilava ao longo de milhares de anos.
Os DEMs na imagem acima mostram que com uma obliquidade de 20 graus, nenhuma das crateras está em sombra permanente. Isso significa que nenhum deles possui PSRs verdadeiramente permanentes. “Um PSR começa a emergir na cratera Bilwis a cerca de 18°, e emerge em obliquidades mais baixas nos outros seis locais de estudo. Isto implica que os depósitos de gelo são notavelmente jovens”, escrevem os investigadores no seu artigo.
Há cerca de 14.000 anos, Ceres atingiu a sua inclinação axial máxima. Naquela época, nenhuma cratera era PSR. Qualquer gelo nessas crateras teria sido sublimado no espaço. “Isso deixa apenas uma explicação plausível: os depósitos de gelo devem ter-se formado mais recentemente. Os resultados sugerem que todos estes depósitos de gelo devem ter-se acumulado nos últimos 6.000 anos ou menos. Considerando que Ceres tem bem mais de 4 mil milhões de anos, esta é uma idade notavelmente jovem”, disse Schorghofer.
Então, de onde veio o gelo?
Deve haver alguma fonte se o gelo for jovem e continuar se reformando durante a obliquidade máxima. O único plausível é a própria Ceres.
“Ceres é um objeto rico em gelo, mas quase nada desse gelo está exposto na superfície. As crateras polares acima mencionadas e algumas pequenas manchas fora das regiões polares são as únicas exposições de gelo. No entanto, o gelo é omnipresente em profundidades rasas – como foi descoberto pelo cientista da PSI Tom Prettyman e a sua equipa em 2017 – por isso mesmo um pequeno impactor seco poderia vaporizar parte desse gelo.” Schorghofer disse. “Um fragmento de um asteróide pode ter colidido com Ceres há cerca de 6.000 anos, o que criou uma atmosfera de água temporária. Uma vez gerada uma atmosfera de água, o gelo se condensaria nas frias crateras polares, formando os depósitos brilhantes que ainda vemos hoje. Alternativamente, os depósitos de gelo poderiam ter sido formados por avalanches de material rico em gelo. Este gelo sobreviveria apenas nas crateras frias e sombreadas. De qualquer forma, estes eventos foram muito recentes numa escala de tempo astronómica.”
Existem outras fontes potenciais de gelo de água. Ceres tem uma atmosfera de água muito fina e transitória. A água pode vir de processos criovulcânicos e depois ficar presa e congelada em regiões sombreadas.
Ceres também possui um único criovulcão: Ahuna Mons. Tem pelo menos algumas centenas de milhões de anos e está adormecido há muito tempo. Existem dezenas de outros criovulcões potenciais adormecidos também. Mas provavelmente não são a fonte de água.
Há bastante água gelada em níveis rasos em Ceres. Se o planeta anão sofrer erosão com o tempo, o desperdício de massa poderá expor e liberar água que congela nas crateras. “Os poucos depósitos de gelo que foram detectados espectroscopicamente fora das regiões polares estão, de facto, frequentemente associados a deslizamentos de terra, e a porção iluminada pelo sol do depósito de gelo na cratera Zatik é melhor explicada por um evento recente de perda de massa”, explicam os autores.
Ceres passou por muita coisa. Como um antigo protoplaneta que sobreviveu até hoje, contém pistas importantes sobre o Sistema Solar. Embora as suas crateras não contenham gelo antigo como se pensava, um estudo mais aprofundado está a revelar a verdadeira natureza do planeta anão.
“Os depósitos de gelo nos PSRs Cereanos indicam um ciclo hídrico ativo; o gelo é repetidamente capturado e perdido ou frequentemente exposto, ou ambos”, concluem os autores.
