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Jun 20, 2023

O sistema de Saturno tem água como a da Terra... exceto por Phoebe

Em artigo aceito em 28 de novembro na revista Icarus, pesquisadores da

Em um artigo aceito em 28 de novembro para a revista Icarus, pesquisadores do Planetary Science Institute, da Universidade do Arizona, do NASA Ames Research Center e do US Geological Survey relatam suas medições de proporções de isótopos no sistema de Saturno. Isótopos são átomos de um único elemento com o mesmo número de prótons e elétrons, mas diferentes números de nêutrons. Estudar a abundância de certos isótopos ajuda os astrônomos a juntar a história de um objeto. Alguns isótopos eram mais ou menos comuns, particularmente em certas áreas da nebulosa solar enquanto ela formava planetas; outros são mais propensos a permanecer ou aparecer após processos como aquecimento ou evaporação. Esses pesquisadores descobriram que, com base em observações espectroscópicas do sistema de Saturno da Cassini, a água nos anéis e luas de Saturno é surpreendentemente semelhante à água na Terra – um resultado inesperado, dadas suas localizações díspares. Ainda mais estranho, a água na lua de Saturno Phoebe (e apenas Phoebe) é diferente do resto da água no sistema de Saturno, sugerindo que ela se formou ainda mais longe na nebulosa solar, em vez de no planeta dos anéis.

Para fazer essas descobertas, a equipe desenvolveu uma nova maneira de medir a abundância de isótopos nas leituras feitas pelo Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) da Cassini. Em particular, eles estudaram a proporção de deutério para hidrogênio (D/H) na água do sistema de Saturno. O deutério é um isótopo de hidrogênio com um próton e um nêutron em seu núcleo; D2O, que é a água que contém deutério em vez de hidrogênio, é comumente conhecida como água pesada por causa da massa adicionada dos nêutrons extras.

Cada espectro obtido pelo VIMS quebra a luz refletida da superfície de Saturno, seus anéis ou luas em suas partes constituintes para identificar as impressões digitais dos elementos contidos neles. Com base na comparação dos espectros de laboratório com os resultados do VIMS, a equipe descobriu que a maior parte da água do sistema de Saturno, incluindo a água nos anéis do planeta e em suas luas (exceto Phoebe), tem uma relação D/H semelhante à água terrestre. No entanto, nossos modelos atuais para a formação do sistema solar afirmam que a relação D/H mais longe no sistema solar deve ser maior do que mais perto; se a Terra se formou perto do Sol e Saturno longe dele, por que a água deles é tão parecida?

Segundo a equipe, as semelhanças indicam que o mesmo tipo de água pode ter sido encontrado no sistema solar interno e externo durante sua formação, o que nos obrigaria a mudar nossos modelos atuais. "O D/H semelhante ao terrestre dos anéis e satélites de Saturno pode indicar uma fonte de água semelhante para o sistema solar interno e externo, ou pelo menos uma mudança nos modelos em que o D/H varia menos do sistema solar interno para o externo, menos do que um fator de dois da Terra a Saturno", afirma o jornal.

Em Phoebe, a relação D/H "é o valor mais alto já medido no sistema solar, implicando uma origem no frio Sistema Solar externo muito além de Saturno", disse o primeiro autor do artigo, Roger Clark do Planetary Science Institute, em um Comunicado de imprensa. Em outras palavras, Phoebe provavelmente se formou em outro lugar, muito mais longe do Sol, e mais tarde tornou-se parte do sistema de Saturno por meio da captura gravitacional.

A única outra maneira de Phoebe ter uma relação D/H tão alta, diz o jornal, é que os processos tenham aprimorado seu atual suprimento de deutério ao longo do tempo. Esses processos, no entanto, "[exigem] que Phoebe tenha características atuais semelhantes a objetos compostos principalmente de rocha e matéria orgânica, o que não é o que observamos", afirma o artigo.

Muito deutério não é a única coisa que torna Phoebe estranha. Além de medir a relação D/H, os pesquisadores também foram capazes de medir uma razão isotópica diferente – a do carbono-13 (13C) para o carbono-12 (12C) – no dióxido de carbono em Phoebe e Iapetus (o único dois mundos com dióxido de carbono suficiente para fazer a medição). Enquanto a proporção 13C/12C de Iapetus se aproxima da da Terra, a proporção de Phoebe também é distorcida, mostrando cinco vezes mais 13C do que o 12C "normal". Essa estranheza também aponta para uma origem da pequena lua mais distante no sistema solar, com diferentes processos responsáveis ​​pelo dióxido de carbono nas duas luas. Também digno de nota é o fato de que, embora a poeira de Phoebe seja conhecida por cobrir o lado dianteiro de Iapetus, "se houvesse algum CO2 na poeira de Phoebe ao ser ejetada de Phoebe, ela aparentemente se perdeu no caminho de Phoebe para Iapetus". o papel afirma.