Pesquisas recentes indicam que objetos no Cinturão de Kuiper, como Arrokoth, preservam gelos antigos desde a sua formação, desafiando as teorias existentes e sugerindo um modelo de “bomba de gelo adormecida” para o comportamento cometário. Esta imagem foi tirada pela espaçonave New Horizons da NASA em 1º de janeiro de 2019, durante um sobrevôo do objeto 2014 MU69 do Cinturão de Kuiper. Crédito: NASA/Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins/Southwest Research Institute
Um estudo recente que explora o desenvolvimento de cometas sugere que objetos no espaço profundo, como o Cinturão de Kuiper O objeto 486958 Arrokoth pode atuar como cápsulas do tempo, preservando gelos antigos de bilhões de anos no passado.
Um novo estudo está a abalar o que os cientistas pensavam saber sobre objetos distantes nos confins do sistema solar, começando com um objeto chamado boneco de neve espacial.
Pesquisadores da Universidade Brown e do Instituto SETI descobriram que o objeto de dois lóbulos, que é oficialmente chamado de Objeto do Cinturão de Kuiper 486958 Arrokoth e se assemelha a um boneco de neve, pode ter gelos antigos armazenados profundamente dentro dele, desde quando o objeto se formou pela primeira vez, bilhões de anos atrás. Mas isso é apenas o começo de suas descobertas.
Usando um novo modelo que desenvolveram para estudar como os cometas evoluem, os pesquisadores sugerem que esse feito de perseverança não é exclusivo de Arrokoth, mas que muitos objetos do Cinturão de Kuiper – que fica nas regiões mais externas do sistema solar e remonta ao início formação do sistema solar há cerca de 4,6 mil milhões de anos – também pode conter os antigos gelos com os quais se formaram.
“Mostramos aqui em nosso trabalho, com um modelo matemático bastante simples, que é possível manter esses gelos primitivos presos nas profundezas do interior desses objetos por tempos realmente longos”, disse Sam Birch, cientista planetário de Brown e um dos os coautores do artigo. “A maior parte da nossa comunidade pensava que estes gelos deveriam estar perdidos há muito tempo, mas pensamos agora que pode não ser o caso.”
Birch descreve o trabalho na revista Icaro com o coautor Orkan Umurhan, cientista pesquisador sênior do Instituto SETI.
Reavaliação de modelos evolutivos térmicos
Até agora, os cientistas tinham dificuldade em descobrir o que acontece ao gelo nestas rochas espaciais ao longo do tempo. O estudo desafia modelos evolutivos térmicos amplamente utilizados que não conseguiram explicar a longevidade de gelos que são tão sensíveis à temperatura como o monóxido de carbono. O modelo que os investigadores criaram para o estudo explica esta mudança e sugere que os gelos altamente voláteis nestes objetos permanecem por muito mais tempo do que se pensava anteriormente.
“Estamos basicamente dizendo que Arrokoth é tão superfrio que, para que mais gelo sublime – ou passe diretamente do sólido para o gasoso, pulando a fase líquida dentro dele – o gás no qual ele sublima primeiro precisa viajar para fora através de seus poros, interior semelhante a uma esponja”, disse Birch. “O truque é que para mover o gás, você também tem que sublimar o gelo, então o que você obtém é um efeito dominó: fica mais frio dentro de Arrokoth, menos gelo sublima, menos gás se move, fica ainda mais frio e assim por diante. Eventualmente, tudo desliga efetivamente e você fica com um objeto cheio de gás que está escorrendo lentamente.”
O trabalho sugere que os objetos da Cintura de Kuiper podem atuar como “bombas de gelo” adormecidas, preservando gases voláteis no seu interior durante milhares de milhões de anos até que as mudanças orbitais os aproximem do Sol e o calor os torne instáveis. Esta nova ideia pode ajudar a explicar porque é que estes objetos gelados da Cintura de Kuiper entram em erupção tão violentamente quando se aproximam do Sol. De repente, o gás frio dentro deles fica rapidamente pressurizado e esses objetos evoluem para cometas.
“O principal é que corrigimos um erro profundo no modelo físico que as pessoas vinham assumindo há décadas para estes objetos muito frios e antigos”, disse Umurhan, co-autor de Birch no artigo. “Este estudo pode ser o motor inicial para reavaliar a evolução do interior do cometa e a teoria da atividade.”
No geral, o estudo desafia as previsões existentes e abre novos caminhos para a compreensão da natureza dos cometas e das suas origens. Birch e Umurhan são co-investigadores em NASAA missão Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR) da NASA visa adquirir pelo menos 80 gramas de material de superfície do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko e devolvê-lo à Terra para análise.
Os resultados deste estudo poderão ajudar a orientar as estratégias de exploração e amostragem do CAESAR, ajudando a aprofundar a nossa compreensão da evolução e atividade cometária.
“Pode muito bem haver enormes reservatórios desses materiais primitivos trancados em pequenos corpos por todo o sistema solar exterior – materiais que estão apenas esperando para entrar em erupção para que possamos observá-los ou permanecerem congelados até que possamos recuperá-los e trazê-los para casa. Terra”, disse Birch.
Referência: “Retenção de gelo e gás CO dentro de 486958 Arrokoth” por Samuel PD Birch e Orkan M. Umurhan, 2 de março de 2024, Icaro.
DOI: 10.1016/j.icarus.2024.116027
O estudo foi financiado pela Fundação Heising-Simons.
