Os cometas trouxeram água para a Terra? Novo estudo relaciona a origem dos oceanos com a composição dos corpos celestes

Embora fosse provável que existisse alguma água no gás e na poeira a partir dos quais o nosso planeta se materializou há cerca de 4,6 mil milhões de anos, grande parte da água ter-se-ia vaporizado porque a Terra se formou perto do calor intenso do Sol. A forma como a Terra se tornou rica em água líquida continua a ser uma fonte de debate para os cientistas.

Uma nova investigação mostrou que alguma da água da Terra teve origem no vapor libertado pelos vulcões; esse vapor condensou-se e choveu nos oceanos. Mas os cientistas descobriram provas de que uma parte substancial dos nossos oceanos provém do gelo e dos minerais dos asteroides, e possivelmente dos cometas, que chocaram com a Terra. Uma vaga de colisões de cometas e asteroides com os planetas interiores do sistema solar, há 4 mil milhões de anos, teria tornado isto possível.

O papel dos cometas na água existente na Terra

Embora o caso que liga a água dos asteroides à da Terra seja forte, o papel dos cometas tem intrigado os cientistas. Várias medições de cometas da família de Júpiter - que contêm material primitivo dos primórdios do sistema solar e que se pensa terem sido formados para além da órbita de Saturno - mostraram uma forte ligação entre a sua água e a da Terra. Esta ligação baseia-se numa assinatura molecular chave que os cientistas utilizam para localizar a origem da água no sistema solar.

Esta assinatura é a relação entre o deutério (D) e o hidrogénio normal (H) na água de qualquer objeto, e dá aos cientistas pistas sobre o local onde esse objeto se formou. O deutério é um tipo raro e mais pesado - ou isótopo - de hidrogénio. Quando comparado com a água da Terra, este rácio de hidrogénio nos cometas e asteroides pode revelar se existe uma ligação.

Como a água com deutério tem maior probabilidade de se formar em ambientes frios, há uma maior concentração do isótopo em objetos que se formaram longe do Sol, como os cometas, do que em objetos que se formaram mais perto do Sol, como os asteroides. Nas últimas duas décadas, as medições do deutério no vapor de água de vários outros cometas da família de Júpiter revelaram níveis semelhantes aos da água da Terra.

Em 2014, a missão Rosetta da ESA (Agência Espacial Europeia) ao 67P desafiou a ideia de que os cometas da família de Júpiter ajudaram a encher o reservatório de água da Terra. Os cientistas que analisaram as medições de água da Rosetta encontraram a maior concentração de deutério de qualquer cometa, e cerca de três vezes mais deutério do que existe nos oceanos da Terra, que têm cerca de 1 átomo de deutério para cada 6.420 átomos de hidrogénio.

A origem da água pode não ser fácil de detetar

A equipa de Mandt decidiu usar uma técnica avançada de computação estatística para automatizar o laborioso processo de isolar a água rica em deutério em mais de 16.000 medições da Rosetta. A Rosetta efetuou estas medições no “coma” de gás e poeira que rodeia o 67P. A equipa de Mandt, que incluía cientistas da Rosetta, foi a primeira a analisar todas as medições de água da missão europeia ao longo de toda a missão.

Os investigadores queriam compreender quais os processos físicos que causavam a variabilidade nos rácios de isótopos de hidrogénio medidos nos cometas. Estudos laboratoriais e observações de cometas mostraram que a poeira cometária pode afetar as leituras da razão de hidrogénio que os cientistas detetam no vapor do cometa, o que pode alterar a nossa compreensão da origem da água do cometa e da sua comparação com a água da Terra.

De facto, a equipa de Mandt encontrou uma ligação clara entre as medições de deutério no coma do 67P e a quantidade de poeira à volta da nave espacial Rosetta, mostrando que as medições feitas perto da nave espacial em algumas partes do coma podem não ser representativas da composição do corpo do cometa.

À medida que um cometa se move na sua órbita para mais perto do Sol, a sua superfície aquece, provocando a libertação de gás da superfície, incluindo poeira com pedaços de gelo de água. A água com deutério adere mais facilmente aos grãos de poeira do que a água normal, sugere a investigação.

Quando o gelo destes grãos de poeira é libertado para a coma, este efeito pode fazer com que o cometa pareça ter mais deutério do que tem. Mandt e a sua equipa referiram que quando a poeira chega à parte exterior da coma, a pelo menos 120 km do corpo do cometa, já está seca. Com o desaparecimento da água rica em deutério, uma nave espacial pode medir com precisão a quantidade de deutério proveniente do corpo do cometa.

Esta descoberta, dizem os autores do artigo, tem grandes implicações não só para a compreensão do papel dos cometas no fornecimento de água à Terra, mas também para a compreensão das observações de cometas que fornecem informações sobre a formação do sistema solar primitivo.

Referência da notícia

Mandt K., Lustig-Yaeger J., Luspay-Kuti A., et al. A nearly terrestrial D/H for comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Science Advances (2024).