terça-feira, 7 de julho de 2015

Depressões no Cometa 67P/C-G produzem jatos

Esquerda: foram identificadas 18 cavidades em imagens do hemisfério norte do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko obtidas pela câmara OSIRIS da Rosetta. As fossas têm o nome da região onde foram encontradas e algumas delas estão ativas. A imagem de contexto foi obtida no dia 3 de agosto de 2014 a uma distância de 285 km.
Meio, topo: ampliação do buraco ativo denominado Seth_01 que revela pequenos jatos emanados a partir das paredes interiores. Também mostra a estrutura interna e complexa do cometa. A imagem foi capturada no dia 20 de outubro de 2014 a uma distância de 7 km da superfície do cometa. Seth_01 mede cerca de 220 metros em diâmetro.
Direita, topo: imagem contextual que mostra as estruturas finas dos jatos cometários a partir de 28 km da superfície, capturada no dia 22 de novembro de 2014. Ambas as imagens têm contraste modificado a fim de ver a atividade com mais detalhe. Os poços ativos neste estudo correspondem a uma pequena fração da atividade observada.
Direita, baixo: como as cavidades podem ser formadas através de colapso. 1. O calor faz com que o gelo à subsuperfície sublime (setas azuis), formando uma cavidade (2). Quando o teto fica demasiado fraco para suportar o seu próprio peso, colapsa, criando um buraco profundo e circular (3, seta vermelha). O material recém-exposto sublima, correspondendo à atividade observada (3, setas azuis).
Crédito: ESA/Rosetta/MPS para Equipa OSIRIS MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; gráfico por J-B Vincent et al (2015)

Um certo número dos jatos de poeira que emergem do cometa da Rosetta podem ser traçados até poços ativos que provavelmente foram formados pelo colapso repentino da superfície. Estes "buracos" estão a fornecer um vislumbre do interior caótico e diverso do cometa.

A Rosetta tem vindo a estudar a atividade do Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko há mais de um ano, observando como o seu halo de poeira e gás cresce à medida que o cometa se aproxima do Sol.

A partir de uma distância de algumas centenas de quilómetros, a Rosetta observa um padrão intricado de jatos de poeira emitidos do núcleo à medida que fogem para o espaço. Mas agora, graças a imagens de alta-resolução da câmara OSIRIS obtidas no ano passado a apenas 10-30 km do centro do cometa, pelo menos alguns destes jatos de poeira podem ser seguidos até locais específicos à superfície, a primeira observação do género.

Num estudo anunciado anteontem na revista Nature, foram identificados 18 poços quási-circulares no hemisfério norte do cometa, alguns dos quais são fonte de atividade contínua.

Estas depressões têm entre algumas dezenas e centenas de metros em diâmetro e estendem-se até 210 metros abaixo da superfície para um chão coberto por poeira macia. Observou-se material a sair dos buracos mais ativos.

"Vemos jatos decorrentes das áreas fraturadas das paredes internas dos buracos. Estas fraturas contêm materiais voláteis presos sob a superfície que podem ser aquecidos mais facilmente e, posteriormente, escapam para o espaço," afirma Jean-Baptiste Vincent do Instituto Max Planck para a Investigação do Sistema Solar, autor principal do estudo.

Os cientistas que analisam as imagens pensam que os poços são formados quando o teto de uma cavidade à subsuperfície torna-se demasiado fino para suportar o seu próprio peso e acaba por colapsar, formando uma fossa. Isto expõe o interior fraturado do cometa, permitindo que o material, de outra forma escondido, sublime, continuando assim a corroer o buraco com o passar do tempo.

"Embora nós pensemos que o colapso que produz o buraco seja súbito, a cavidade no subsolo poroso pode crescer ao longo de períodos muito mais longos," afirma Sebastien Besse, do Centro técnico ESTEC da ESA, na Holanda, coautor do estudo.

Os autores sugerem três cenários possíveis para a formação dos buracos.

O primeiro, é que já existiam desde a formação do cometa, como resultado de colisões a baixa velocidade entre os blocos primordiais de construção com dezenas e centenas de metros em tamanho. O desabamento do teto, acima de um vazio, pode ser despoletado através do enfraquecimento da superfície, talvez por sublimação, agitação sísmica ou pelo impacto de pedregulhos expelidos de outros lugares do cometa.

Outra hipótese, é que se trata de sublimação direta de bolsas de gelos voláteis como dióxido e monóxido de carbono abaixo da superfície, aquecidos pelo calor da luz solar que penetra a camada superior de poeira.

Alternativamente, a sublimação pode ser impulsionada pela energia libertada por água gelada que muda de um estado físico amorfo para cristalino, sublimando gelos vizinhos mais voláteis como o dióxido de carbono e monóxido de carbono.

Caso o "culpado" seja qualquer dos dois últimos processos, então o facto de que as fossas não são vistas em todos os locais pode indicar uma distribuição desigual de gelos no interior do cometa.

"Independentemente dos processos que criam as cavidades, estas características mostram-nos que existem grandes diferenças estruturais e/ou composicionais dentro das primeiras centenas de metros da superfície do cometa e que as cavidades revelam materiais relativamente não transformados que, caso contrário, não seriam visíveis," explica Sebastien.

Os autores observam que as características internas reveladas nas paredes dos buracos variam significativamente de poço para poço, e incluem materiais fraturados e "terraços", camadas horizontais e estrias verticais, e/ou estruturas globulares apelidadas de "goosebumps" (em português, arrepios).

"Nós pensamos ser capazes de usar as aberturas para caracterizar as idades relativas da superfície do cometa: quantas mais fossas existirem numa região, mais jovem e menos processada é a superfície," observa Jean-Baptiste.

"Isto é confirmado por observações recentes do hemisfério sul: este hemisfério está mais transformado porque recebe significativamente mais energia que o hemisfério norte e parece não apresentar estruturas semelhantes."

As cavidades ativas são particularmente íngremes, enquanto os buracos sem atividade observada são mais rasos e, em vez disso, podem indicar regiões ativas mas no passado. A equipa sugere que os buracos ativos são os mais jovens, enquanto os de meia-idade têm pedregulhos no chão que caíram dos lados. Entretanto, os mais antigos têm orlas deterioradas e estão recheados de poeira.

"Estamos a continuar a analisar as nossas observações para ver se esta teoria é verdadeira e se esta 'série temporal' está, por exemplo, relacionada com a evolução térmica e interna do cometa," comenta Sebastien.

"Mas achamos que a maioria das depressões ativas já devem ter estado presentes durante várias órbitas em torno do Sol, caso contrário esperávamos ver uma série de surtos à medida que os seus colapsos eram provocados durante a órbita atual."

A Rosetta testemunhou um surto durante a sua aproximação ao cometa em abril de 2014, que se pensa ter gerado entre 1000 e 100.000 kg de material. Os autores afirmam que a origem deste surto poderá ter sido o colapso de uma cavidade, mas apenas uma pequena fração do volume total de uma cavidade normal foi libertada nessa altura.

Por exemplo, tendo em conta a densidade média medida no cometa, 470 kg por metro cúbico, a rápida evacuação de um típico buraco com 140 metros de largura e 140 metros de profundidade resultaria na libertação de aproximadamente mil milhões de kg de material, várias ordens de magnitude maiores do que o observado em abril de 2014.

"Nós estamos muito interessados em ver como estes poços ativos evoluem e, quem sabe, possamos testemunhar a formação de um novo poço," afirma Matt Taylor, cientista do projeto Rosetta da ESA.

"Ser capaz de observar mudanças no cometa, em particular ligando a atividade com características à superfície, é uma capacidade fundamental da Rosetta e ajudar-nos-á a melhor compreender como o interior e a superfície do cometa têm evoluído desde a sua formação."

"E com a extensão da missão até setembro de 2016, podemos fazer o melhor trabalho possível em desvendar como os cometas funcionam."

Fonte: http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2015/07/3_rosetta_67p_c-g.htm

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