Da próxima vez que você estiver visitando o litoral ou um grande lago, ou mesmo tomando um copo de água gelada, pense sobre onde tudo isso se originou. Há muitos caminhos que a água pode ter tomado até a Terra infantil: via cometas, “asteroides úmidos” e liberação de gases do vulcanismo inicial. Aster Taylor, um estudante de pós-graduação da Universidade de Michigan, tem outra ideia: cometas escuros. Eles são algo como um cruzamento entre asteroides e cometas e podem ter desempenhado um papel no fornecimento de água para o nosso planeta.
Cometas escuros são pequenos corpos do Sistema Solar. Eles têm períodos rotacionais curtos graças a empurrões não gravitacionais por sublimação que criam jatos. Esses objetos misteriosos provavelmente compõem mais da metade de todos os objetos próximos à Terra.
Cometas e asteroides escuros
Cientistas planetários consideram cometas escuros como uma população de asteroides ativos. No entanto, eles não estão na mesma categoria que asteroides e cometas comuns. Eles estão em órbitas próximas à Terra, então quando um passa perto do Sol, ele não cria um coma. Essa ausência de um coma é o motivo pelo qual eles são chamados de “cometas escuros”. No entanto, seus jatos de sublimação parecem ser uma resposta à radiação do Sol. Eles provavelmente são ricos em gelo de água, o que levanta uma questão interessante. Poderiam esses também foram uma fonte de água para a Terra no passado distante?
“Não sabemos se esses cometas escuros trouxeram água para a Terra”, disse Taylor. “Mas podemos dizer que ainda há debate sobre como exatamente a água da Terra chegou aqui”, disse Taylor. “O trabalho que fizemos mostrou que este é outro caminho para levar gelo de algum lugar no resto do Sistema Solar para o ambiente da Terra.”
Distribuição de água de pequenos corpos
A história de como a Terra obteve sua água ainda está se desenrolando. Uma teoria diz que a Terra infantil se formou com precursores moleculares da água. Outra diz que asteroides e cometas carregados de água trouxeram água para a Terra durante ou logo após a formação. Isso é interessante porque a maioria dos asteroides existe perto da chamada “linha de gelo” — uma região bem além da Terra onde os líquidos congelam. Algo os impulsionou para o sistema solar interno. Quando eles se aproximaram do Sol, seu gelo sublimou. Isso é o que acontece com um cometa também. Então, talvez tanto os cometas quanto os planetesimais fossem portadores de água durante a formação da Terra. A atividade vulcânica pode ter liberado sua água presa como vapor.
Mas e os asteroides molhados? De onde eles vieram? Sabemos que os cometas se formaram nas regiões mais frias da nebulosa protosolar. De alguma forma, eles fazem seu caminho (por meio de perturbações gravitacionais e ação dinâmica) para o sistema solar interno. Lá, eles colidiram com a Terra (assim como o cometa Shoemaker-Levy 9 encontrou Júpiter em 1994).
Isso deixa os asteroides ricos em gelo de água ou “cometas escuros”. A maioria dos asteroides ricos em água ou “cometas escuros” existe no Cinturão de Asteroides. No entanto, muitos deles orbitam no sistema solar interno também. Esses objetos próximos à Terra provavelmente fizeram seu caminho em direção ao sol devido a interações gravitacionais com Júpiter ou outros mundos. Aqueles com alguma quantidade de gelo de água preso em ou abaixo de suas superfícies podem ter sido um mecanismo de entrega de água para a Terra primitiva.
Em busca de cometas escuros ricos em água
O mesmo seria verdade para os cometas escuros, de acordo com Taylor. “Achamos que esses objetos vieram do Cinturão de Asteroides principal interno e/ou externo, e a implicação disso é que esse é outro mecanismo para colocar um pouco de gelo no sistema solar interno”, disse ele. “Pode haver mais gelo no cinturão principal interno do que pensávamos. Pode haver mais objetos como esse por aí. Isso pode ser uma fração significativa da população mais próxima. Não sabemos realmente, mas temos muito mais perguntas por causa dessas descobertas.”
Para testar suas ideias sobre cometas escuros, Taylor e outros membros da equipe criaram modelos dinâmicos que observaram diferentes populações desses objetos e modelaram possíveis caminhos que eles poderiam ter tomado para chegar à Terra. Muitos desses objetos no modelo acabaram onde os cometas escuros de hoje existem — em órbitas que os trazem para o sistema solar interno. O modelo deles mostrou à equipe que muitos desses objetos acabaram onde os cometas escuros estão hoje e que o Cinturão de Asteroides principal é sua fonte.
Um objeto implica muitos
O trabalho da equipe também sugere que um grande objeto pode vir dos cometas da família Júpiter, com órbitas que os levam para perto de Júpiter. Ele é chamado de 2003 RM e segue uma órbita elíptica que o traz para perto da Terra, depois para Júpiter e de volta para além da Terra. Sua órbita é bem típica de um cometa da família Júpiter que foi empurrado para dentro de sua órbita.
Os estudos da equipe de Taylor se concentraram em sete cometas escuros. O resultado do trabalho deles sugere que entre 0,5% e 60% de todos os objetos próximos à Terra podem ser cometas escuros que não são acelerados por interações gravitacionais. Em vez disso, esses objetos experimentam acelerações não gravitacionais — ou seja, eles são movidos pela “ação do jato” do gelo à medida que ele sublima. Os pesquisadores sugerem que esses cometas escuros provavelmente vieram do cinturão de asteroides, mas que se moveram devido a essas acelerações não gravitacionais. Eles também acham que outros asteroides no Cinturão também contêm gelo.
Mais sobre cometas escuros
A população de cometas escuros inclui objetos pequenos e de rotação rápida, especialmente quando comparados a asteroides maiores. Os cometas são conhecidos por girarem bem rápido porque começam a perder seu gelo para a sublimação conforme se aproximam do Sol. Como vimos quando a sonda Rosetta estudou o Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, um núcleo de cometa brota pequenos jatos como parte do processo de sublimação. Esses jatos têm o efeito de empurrar o núcleo do cometa. Ele também o acelera, dando ao objeto aquela aceleração não gravitacional mencionada acima. A sublimação também pode fazer o objeto girar bem rápido. Se ele girar rápido o suficiente, o objeto (núcleo do cometa ou asteroide de pilha de entulho) se quebra.
“Esses pedaços também terão gelo, então eles também girarão cada vez mais rápido até se quebrarem em mais pedaços”, disse Taylor. “Você pode continuar fazendo isso conforme for ficando cada vez menor. O que sugerimos é que a maneira de obter esses objetos pequenos e de rotação rápida é pegar alguns objetos maiores e quebrá-los em pedaços.”
À medida que esses objetos escuros perdem seu gelo, eles ficam ainda menores e giram mais rapidamente. A equipe de Taylor acredita que, embora o cometa escuro maior, 2003 RM, provavelmente tenha sido um objeto maior que foi expulso do cinturão principal externo do Cinturão de Asteroides, os outros seis objetos que eles estudaram provavelmente vieram do cinturão principal interno. Eles provavelmente eram parte de um objeto maior que foi jogado para dentro e se quebrou. Estudos posteriores deste e de cometas escuros semelhantes devem ajudar a determinar qual contribuição esses objetos tiveram no fornecimento de água para a Terra.
Para maiores informações
As origens dos cometas escuros
As origens dinâmicas dos cometas escuros e uma proposta de trajetória evolutiva
