Tecnologia Científica

Gelo de 4,5 bilhões de anos no cometa mais fofo que espuma de cappuccino
A superfície nua e brilhante de gelo, cujo contorno lembra um pouco um crânio, agora revelou o ponto de contato, Nature .
Por Centro Aeroespacial Alemão - 29/10/2020


Caminho de Philae no cometa 67P. Crédito: ESA / Rosetta / MPS para equipe OSIRIS MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA

Depois de anos de trabalho de detetive, os cientistas que trabalham na missão Rosetta da Agência Espacial Europeia (ESA) conseguiram localizar onde a sonda Philae fez seu segundo e penúltimo contato com a superfície do Cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko em 12 de novembro de 2014, antes finalmente parando a 30 metros de distância. Este pouso foi monitorado a partir do Centro Aeroespacial Alemão Philae Control Center. Philae deixou rastros; o módulo de pouso pressionou seu lado superior e o alojamento de sua broca de amostra em uma fenda gelada em uma área rochosa negra coberta com poeira carbonosa. Como resultado, Philae arranhou a superfície, expondo o gelo de quando o cometa se formou, que estava protegido da radiação solar desde então. A superfície nua e brilhante de gelo, cujo contorno lembra um pouco um crânio, agora revelou o ponto de contato, Nature .

Tudo o que se sabia anteriormente era a localização do primeiro contato, que houve outro impacto após o ressalto, e a localização do local de pouso final onde Philae parou após duas horas e onde foi encontrado no final do Rosetta missão em 2016. "Agora finalmente sabemos o lugar exato onde Philae pousou no cometa pela segunda vez. Isso nos permitirá reconstruir totalmente a trajetória da sonda e obter resultados científicos importantes dos dados de telemetria, bem como medições de alguns dos instrumentos operando durante o processo de aterrissagem ", explica Jean-Baptiste Vincent, do DLR Institute of Planetary Research, que esteve envolvido na pesquisa publicada hoje. "Philae deixou-nos com um último mistério à espera de ser resolvido", diz Laurence O'Rourke da ESA, o principal autor do estudo. A equipe de cientistas foi motivada a realizar uma busca de vários anos por 'TD2', ponto de aterrissagem dois: "Foi importante encontrar o local de aterrissagem porque os sensores em Philae indicaram que ele havia cavado na superfície, provavelmente expondo o primitivo gelo escondido embaixo. " Nos últimos anos, o local foi pesquisado como uma agulha em um palheiro nas inúmeras imagens e dados da área de pouso de Philae.

Por um longo tempo, e sem sucesso, os cientistas procuraram repetidamente por pontos de gelo puro na região suspeita usando imagens de alta resolução adquiridas pelo instrumento Optical, Spectroscopic and Infrared Remote Imaging System (OSIRIS) desenvolvido pelo Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (MPS) em Göttingen e realizada a bordo do orbitador Rosetta. Mas foi a avaliação das medições feitas pelo ROsetta MAgnetometer e Plasma Monitor (ROMAP), construído para Philae sob a direção da Universidade Técnica de Braunschweig, que colocou os cientistas no caminho certo. Nos dados, a equipe investigou as mudanças que ocorreram quando a lança do magnetômetro, projetando-se 48 centímetros do módulo de pouso, moveu-se ao atingir a superfície - o que mostrou que havia dobrado. Isso criou um padrão característico nos dados de Philae ' s Instrumento ROMAP, que mostrou que a barreira se moveu em relação a Philae e permitiu estimar a duração da penetração do módulo de pouso no gelo. Os dados ROMAP foram correlacionados com os dados do magnetômetro RPC da Rosetta para determinar a orientação exata de Philae.
 
A análise dos dados revelou que Philae passou quase dois minutos inteiros - o que não é incomum neste ambiente de gravidade muito baixa - no segundo ponto de contato da superfície, fazendo pelo menos quatro contatos de superfície diferentes enquanto o módulo de pouso 'lavava' a paisagem acidentada. Uma impressão particularmente notável, que se tornou visível nas imagens, foi feita quando o topo do Philae afundou 25 centímetros no gelo ao lado de uma fenda aberta, deixando vestígios visíveis da broca de amostra e do topo da sonda. Os picos nos dados do campo magnético resultantes do movimento da lança mostram que Philae levou três segundos para fazer esse 'amassado' em particular.

O contato de Philae com o cometa colocado em um contexto regional. Crédito: Imagens:
Touchdown 1: ESA / Rosetta / Philae / ROLIS / DLR; todas as outras imagens: ESA / Rosetta / MPS para equipe OSIRIS MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP /
IDA; Análise: O'Rourke et al (2020)

Uma escultura de gelo cometa em forma de crânio

Os dados do ROMAP apoiaram a descoberta deste local com a fenda aberta brilhante cheia de gelo nas imagens OSIRIS. Quando visto de cima, lembrava aos pesquisadores um crânio, então eles chamaram o ponto de contato de 'Cume do topo do crânio'. O "olho" direito do crânio foi formado onde o lado superior de Philae comprimiu a poeira do cometa, enquanto Philae arranhou a lacuna entre os blocos de gelo cobertos de poeira como um moinho de vento, apenas para finalmente decolar novamente e cobrir os últimos metros até seu local de descanso final. "Na época, os dados mostravam que Philae havia feito contato com a superfície várias vezes e finalmente pousado em um ponto mal iluminado. Também sabíamos o local de pouso final aproximado pelas medições do radar CONSERT. No entanto, a trajetória exata e os pontos de contato de Philae não puderam ser interpretado tão rapidamente, "

A avaliação das imagens OSIRIS juntamente com aquelas adquiridas pelo instrumento Visible and InfraRed Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS) confirmou que o material brilhante é água gelada pura, que foi exposta pelo contato de superfície Philae em uma área de 3,5 metros quadrados. Durante esse contato, a região ainda estava na sombra. Só meses depois é que a luz do sol caiu sobre ele, então o gelo ainda brilhava intensamente no Sol e mal havia sido intemperizado e escurecido pelo ambiente espacial. Apenas o gelo de outras substâncias voláteis, como monóxido de carbono ou dióxido de carbono, evaporou.

Philae deixa rastros no ponto de contato dois. Crédito: Imagens: ESA / Rosetta / MPS
para Equipe OSIRIS MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA; Daten:
ESA / Rosetta / Philae / ROMAP; Análise: O'Rourke et al. (2020)

O cometa 67P está cheio de vazios e sem muita coesão

Essa reconstrução de eventos é, em si mesma, um desafio ao trabalho de detetive, mas a primeira medição direta da consistência do gelo do cometa também fornece informações importantes. Os parâmetros do contato com a superfície mostraram que essa antiga mistura de gelo e poeira de 4,5 bilhões de anos é extraordinariamente macia - é mais fofa do que a espuma de um cappuccino, a espuma de uma banheira ou as espumas das ondas batendo na costa. "A tensão mecânica que mantém o gelo do cometa unido neste pedaço de poeira é de apenas 12 pascal. Isso não é muito mais do que 'nada'", explica Jean-Baptiste Vincent, que está estudando a resistência à compressão e à tração do gelo 'primitivo' . Este gelo foi armazenado em cometas por 4,5 bilhões de anos como se estivesse em um freezer cósmico, testemunhando o período mais antigo do Sistema Solar.

A investigação também permitiu uma estimativa da porosidade da 'rocha' tocada por Philae. Aproximadamente 75 por cento, três quartos do interior, consiste em vazios. As 'pedras' onipresentes nas imagens são, portanto, mais comparáveis ​​às rochas de isopor em uma paisagem de fantasia de estúdio de cinema do que a rochas reais, duras e maciças. Em outro local, uma rocha de seis metros de largura, capturada em várias imagens, até subiu devido à pressão do gás da evaporação do gelo do cometa.

Essas observações confirmam um resultado da missão orbital Rosetta, que deu um valor numérico semelhante para a proporção de vazios e mostrou que o interior do 67P / Churyumov-Gerasimenko deve ser homogêneo até um tamanho de bloco de um metro. Isso leva à conclusão de que as 'pedras' na superfície do cometa representam o estado geral de seu interior conforme foi formado há aproximadamente 4,5 bilhões de anos. O resultado não é apenas cientificamente relevante para a caracterização de cometas, que ao lado dos asteróides são os corpos mais primordiais do Sistema Solar, mas também subsidia o planejamento de futuras missões para visitar cometas e coletar amostras para serem devolvidas à Terra. Essas missões estão atualmente sob consideração.

12 de novembro de 2014 - o primeiro toque em um cometa

Philae separou-se suavemente de sua espaçonave mãe Rosetta na tarde (CET) de 12 de novembro de 2014 e desceu caminhando em direção ao Cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Como as imagens da câmera ROsetta Lander Imaging System (ROLIS) do DLR mostraram mais tarde, o módulo de pouso, com um volume de aproximadamente um metro cúbico, atingiu o local planejado de pouso da Agilkia quase perfeitamente. No entanto, Philae não pôde se ancorar no cometa 67P porque os arpões de âncora fornecidos para esse fim não foram ativados. Como o cometa tem apenas cerca de um centésimo de milésimo da força gravitacional em sua superfície em comparação com a gravidade da Terra, Philae ricocheteou no cometa, subiu a uma altura de um quilômetro e flutuou sobre a região de Hatmehit no menor dos dois cometas -corpos. Após mais de duas horas, Philae fez contato novamente com o cometa 67P. Os dados transmitidos ao Rosetta durante as duas horas mostraram que o módulo de pouso parou depois de seu voo turbulento e saltitante, uma colisão violenta com a borda de um penhasco e mais dois contatos com a superfície. Um pouco mais tarde, Philae também foi capaz de transmitir imagens do local de pouso, batizado de Abydos, para a Terra via Rosetta.

Essas imagens mostraram rapidamente que a sonda não estava agora, como havia sido planejado, em um local favorável com luz solar suficiente. Para a equipe da sala de controle do DLR, o trabalho realmente começou após o pouso inesperado: eles operaram a sonda por quase 60 horas, comandando seus 10 instrumentos de bordo e finalmente virando-a levemente em direção ao sol. No entanto, a bateria principal acabou porque muito pouca energia pode ser produzida. As baterias não puderam ser suficientemente carregadas porque o Sol brilhou em Philae por pouco menos de 1,5 horas durante cada cometa de 12,4 horasdia. Na verdade, a equipe Rosetta de várias centenas de pessoas passou 22 meses tentando descobrir onde Philae realmente estava. Apenas um close-up obtido pelo sistema de câmeras OSIRIS, tirado algumas semanas antes do final da missão em 2 de setembro de 2016, mostrou que Philae estava preso em pé em uma espécie de fenda sob uma saliência que protegia a luz solar. No final da missão, a espaçonave Rosetta também foi colocada no 67P / Churyumov-Gerasimenko em uma manobra final em 30 de setembro de 2016.

 

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