Tipo incomum de gelo é detectado pela primeira vez no espaço

Um estudo publicado recentemente em Astronomia da Natureza revelou uma descoberta impressionante feita pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA (JWST): um espectro de gelo contendo apenas moléculas de água parcialmente ligadas no seu interior – algo nunca antes observado no espaço.

A descoberta ocorreu na constelação do Camaleão I, um conhecido berçário de estrelas. O observatório detectou esta forma rara de gelo, chamada “pendurado OH” (OH pendente, em tradução livre). Isso indica a presença de moléculas de água que não estão totalmente ligadas às suas vizinhas, característica que pode ocorrer em gelo impuro ou poroso.

Essa formação ocorre quando o gelo apresenta superfícies rugosas em escala microscópica, fazendo com que algumas moléculas de água se conectem a menos de quatro vizinhos, deixando pendente uma ligação potencial – fenômeno mais comum quando a água está na superfície do gelo composta por uma mistura de H_doisO e outras moléculas.

O gelo pendente OH só era conhecido em laboratório

Para estudar o espectro produzido quando a luz passa por esse tipo de gelo, os cientistas conseguiram produzi-la em laboratório. Desde a década de 1990, os pesquisadores têm procurado esse mesmo espectro com telescópios, mas apenas o JWST conseguiu finalmente encontrá-lo.

A tarefa de identificar o sinal do gelo OH pendente é um desafio porque as características distintivas do seu espectro são amplamente bloqueadas pela atmosfera da Terra. Os telescópios espaciais anteriores ao Webb, que também operavam no infravermelho, não tinham a sensibilidade e a resolução necessárias para detectar esse gelo.

A presença de gelo OH pendente sugere a existência de grãos de gelo altamente porosos, que desempenham um papel crucial na formação planetária. Os espectros obtidos pelo JWST no Chameleon I revelaram linhas de absorção em comprimentos de onda de 2.703 e 2.753 micrômetros, previamente identificadas como assinaturas de OH pendente em vários locais.

Segundo os autores do estudo, a linha de 2.703 micrômetros é produzida por gotículas em grãos de gelo quase puro, enquanto a linha de 2.753 micrômetros vem de gelo com impurezas, possivelmente monóxido de carbono congelado ou dióxido de carbono.

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A descoberta de gelo atípico no espaço se deve à alta sensibilidade do JWST

“A detecção da ligação pendente na água nas camadas de gelo destaca a importância da astrofísica de laboratório para a interpretação dos dados do JWST”, disse Barbara Michela Giuliano, cientista do Instituto Max Planck na Alemanha, em comunicado. declaraçãoacrescentando que informações detalhadas sobre as propriedades físicas dos gelos observados ainda requerem apoio laboratorial para desvendar as propriedades espectrais observadas em regiões densas do meio interestelar e discos protoplanetários.

“A alta sensibilidade do JWST, juntamente com avanços notáveis ​​na astrofísica laboratorial, finalmente nos permite estudar detalhadamente a estrutura física e a composição química dos gelos interestelares”, disse a professora Paola Caselli, também envolvida no estudo. “Isto é crucial para fornecer restrições rigorosas à modelação química e dinâmica necessária para reconstruir a nossa história astroquímica, desde nuvens interestelares a discos protoplanetários e sistemas estelares como o nosso. É emocionante fazer parte desta empreitada.”

Os grãos de gelo porosos têm uma superfície que permite a fixação de uma maior variedade de moléculas, o que promove uma química mais complexa muito antes da formação de qualquer planeta. Esta observação é consistente com a detecção de espectros químicos notavelmente complexos.

Ao confirmar a presença de OH pendente e, consequentemente, de grãos de gelo porosos no Camaleão I, a equipe identificou uma característica essencial a ser incorporada em modelos de evolução do disco protoplanetário. Com esse avanço, os pesquisadores esperam explorar padrões de onde o OH pendente é encontrado e rastrear diferentes tipos com base em variações sutis no comprimento de onda.