Surgem evidências de um oceano rico em carbono na Europa – Physics World

Cientistas planetários nos EUA rastrearam o carbono na superfície da lua de Júpiter, Europa, até ao oceano gelado abaixo dela, revelando novas informações sobre a natureza e origem do oceano. A descoberta aumenta as esperanças dos astrobiólogos de que o carbono, que existe na forma de dióxido de carbono, possa resultar de processos biológicos que ocorrem sob o gelo. No entanto, uma busca por plumas de água que saíam da superfície de Europa não deu em nada, e os cientistas envolvidos nas observações dizem que serão necessárias melhores medições para distinguir entre fontes biológicas e geológicas de carbono.

Sabemos que existe um oceano em Europa graças à imensa magnetosfera de Júpiter, que induz um campo magnético na água líquida salgada. Os astrobiólogos especulam sobre a habitabilidade deste oceano há anos, mas é difícil estudá-lo porque está enterrado sob a camada de gelo da Lua, com 23 a 47 quilómetros de espessura.

Caos de carbono

Em vez de cavar o gelo para sondar o oceano diretamente, os estudos mais recentes usaram a Câmara de Infravermelho Próximo (NIRCam) e o Espectrómetro de Infravermelho Próximo (NIRSpec) do Telescópio Espacial James Webb (JWST) para aproximar o oceano de nós. Entre as características da superfície de Europa estão regiões cheias de blocos de formato irregular entrecruzados por cristas descoloridas. Conhecidas como terreno do caos, estas regiões têm sido interpretadas como locais onde o material do oceano brota e atinge a superfície, e é aqui que os cientistas, em duas equipas separadas, procuram evidências da composição do oceano.

Os dados mostraram quatro fortes assinaturas espectrais de dióxido de carbono em Tara Regio, que é uma área de terreno caótico com 1,800 quilómetros de largura no hemisfério líder de Europa. Os cientistas também identificaram um sinal mais fraco de dióxido de carbono em outra área de terreno caótico chamada Powys Regio.

Assinaturas de dióxido de carbono em comprimentos de onda espectrais de 4.25 e 4.27 mícrons chamaram atenção especial. Enquanto o último é a esperada emissão infravermelha de gelo puro de dióxido de carbono, o primeiro sugere uma mistura de dióxido de carbono e outras moléculas.

Uma das equipes, liderado por Gerônimo Villanueva do Goddard Space Flight Center da NASA, identificou esta mistura como água gelada misturada com dióxido de carbono e metanol. Curiosamente, experiências de laboratório sugerem que a assinatura de 4.25 mícrons pode resultar de sais trazidos do oceano para a superfície e irradiados. A mistura de dióxido de carbono-água gelo-metanol forma uma película fina ao redor dos cristais de sal ou fica presa dentro deles.

Uma origem primordial

A proporção entre isótopos de carbono-12 e carbono-13 em Europa também é de profundo interesse. A equipe de Villanueva mediu essa proporção como 83 (+/-19), colocando-a firmemente dentro dos limites das proporções medidas nas luas de Saturno, no asteroide próximo da Terra Ryugu visitado pela missão Hayabusa-2 do Japão, e na Terra, que tem carbono-12. relação carbono-13 de 89 para carbono inorgânico (ou seja, carbono não ligado ao hidrogênio). Esta semelhança sugere que, ao contrário da água, que ocorre em diferentes proporções isotópicas em corpos diferentes, o carbono incorporado nos mundos e luas do nosso sistema solar vem da mesma fonte.

“Os valores isotópicos, dentro da precisão que alcançamos, são de fato consistentes com os de outras luas e também de alguns materiais primordiais”, diz Villanueva. Mundo da física.

Como tal, as medições do carbono de Europa fornecem mais informações sobre a composição e distribuição dos materiais no disco protoestelar que formou o sistema solar há cerca de 4.5 mil milhões de anos.

Um oceano oxidado

A segunda equipe, consiste em Samantha Trumbo da Universidade Cornell e Michael Brown do Instituto de Tecnologia da Califórnia, focado nas origens do carbono de Europa. Como o JWST não detectou moléculas orgânicas complexas na superfície de Europa, Trumbo e Brown dizem que isto elimina qualquer possibilidade de o dióxido de carbono se ter formado através da fotodissociação desses compostos orgânicos à medida que o ambiente de radiação em torno de Júpiter os separa. Em vez disso, as observações indicam que o carbono já estava na forma de dióxido de carbono quando atingiu a superfície, sugerindo que este dióxido de carbono deve, portanto, ser dissolvido no oceano.

Nesta base, Trumbo e Brown tiraram algumas conclusões gerais sobre o estado do oceano de Europa. Eles sugerem que o oceano está altamente oxidado, o que é consistente com modelos que retratam o movimento descendente através do gelo de oxidantes como o oxigênio molecular e o peróxido de hidrogênio que se formaram no ambiente de radiação na superfície. No entanto, mesmo o olho poderoso do NIRSpec não conseguiu determinar se o dióxido de carbono provinha de organismos vivos. “Serão necessárias mais medições e maiores precisões para estabelecer melhor os processos de formação e evolução do carbono observado em Europa”, concorda Villanueva.

Agência Espacial Europeia lança missão JUICE para Júpiter e suas luas

Outra coisa que exigirá mais medições são as plumas de água que se espalham bem acima da superfície de Europa. Embora o Telescópio Espacial Hubble tenha detectado tais plumas em três ocasiões nos últimos 10 anos, o JWST não viu nenhuma durante as suas observações em Novembro de 2022. Embora isto não signifique que as plumas não sejam reais, coloca um limite superior de 300 quilogramas. por segundo na taxa média de material expelido. Significa também que as plumas, se existirem, devem ser intermitentes.

É provável que cheguem mais informações na próxima década, com o relatório da Agência Espacial Europeia Júpiter Icy Moons Explorer (JUICE) deverá realizar dois sobrevôos por Europa assim que chegar ao sistema jupiteriano em 2031. NASA's Europa Clipper a missão também deverá partir para Júpiter em 2024, com data de chegada prevista para 2030. As observações do JWST desempenharão um papel vital na determinação de onde e o que as duas missões deverão estudar na superfície de Europa.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/evidence-emerges-for-a-carbon-rich-ocean-on-europa/