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Se você deseja construir um planeta habitável, os gelos são um ingrediente vital porque são a principal fonte de vários elementos-chave – a saber, carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre (referidos aqui como CHONS). Esses elementos são ingredientes importantes tanto em atmosferas planetárias quanto em moléculas como açúcares, álcoois e aminoácidos simples.
Uma equipe internacional de astrônomos usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA obteve um inventário detalhado dos gelos mais profundos e frios medidos até hoje em uma nuvem molecular. Além de gelos simples como a água, a equipe conseguiu identificar formas congeladas de uma ampla gama de moléculas, desde sulfeto de carbonila, amônia e metano até a molécula orgânica complexa mais simples, o metanol. (Os pesquisadores consideraram as moléculas orgânicas complexas quando tinham seis ou mais átomos.) Este é o censo mais abrangente até hoje dos ingredientes gelados disponíveis para fazer as futuras gerações de estrelas e planetas, antes de serem aquecidos durante a formação de estrelas jovens.
“Nossos resultados fornecem informações sobre o estágio inicial de química escura da formação de gelo nos grãos de poeira interestelar que se transformarão em pedras de tamanho centimétrico a partir das quais os planetas se formam em discos”, disse Melissa McClure, astrônoma do Observatório de Leiden no Netherlands, que é o investigador principal do programa de observação e autor principal do artigo que descreve este resultado. “Essas observações abrem uma nova janela nos caminhos de formação para as moléculas simples e complexas necessárias para fazer os blocos de construção da vida”.
Além das moléculas identificadas, a equipe encontrou evidências de moléculas mais complexas que o metanol e, embora não tenham atribuído definitivamente esses sinais a moléculas específicas, isso prova pela primeira vez que moléculas complexas se formam nas profundezas geladas das nuvens moleculares. antes que as estrelas nasçam.
“Nossa identificação de moléculas orgânicas complexas, como metanol e potencialmente etanol, também sugere que os muitos sistemas estelares e planetários que se desenvolvem nesta nuvem em particular herdarão moléculas em um estado químico bastante avançado”, acrescentou Will Rocha, astrônomo do Observatório de Leiden, que contribuiu a esta descoberta. “Isso pode significar que a presença de precursores de moléculas prebióticas em sistemas planetários é um resultado comum da formação de estrelas, e não uma característica única de nosso próprio Sistema Solar”.
Os astrônomos fizeram um inventário dos gelos mais profundamente embutidos em uma nuvem molecular fria até o momento. Eles usaram a luz de uma estrela de fundo, chamada NIR38, para iluminar a nuvem escura chamada Chamaeleon I. O gelo dentro da nuvem absorveu certos comprimentos de onda da luz infravermelha, deixando impressões digitais espectrais chamadas linhas de absorção. Essas linhas indicam quais substâncias estão presentes na nuvem molecular. Esses gráficos mostram dados espectrais de três dos instrumentos do Telescópio Espacial James Webb. Além de gelos simples como a água, a equipe científica conseguiu identificar formas congeladas de uma ampla gama de moléculas, desde dióxido de carbono, amônia e metano até a molécula orgânica complexa mais simples, o metanol.
Créditos: NASA, ESA, CSA e J. Olmsted (STScI)
Ao detectar o sulfeto de carbonila do gelo contendo enxofre, os pesquisadores foram capazes de estimar a quantidade de enxofre incorporada nos grãos de poeira pré-estelares gelados pela primeira vez. Embora a quantidade medida seja maior do que a observada anteriormente, ainda é menor do que a quantidade total esperada nesta nuvem, com base em sua densidade. Isso também é verdade para os outros elementos CHONS. Um dos principais desafios para os astrônomos é entender onde esses elementos estão escondidos: no gelo, em materiais semelhantes à fuligem ou nas rochas. A quantidade de CHONS em cada tipo de material determina quanto desses elementos acabam nas atmosferas dos exoplanetas e quanto em seus interiores.
"O fato de não termos visto todos os CHONs que esperamos pode indicar que eles estão presos em materiais mais rochosos ou fuliginosos que não podemos medir", explicou McClure. "Isso pode permitir uma maior diversidade na composição geral de Planetas terrestres".
A caracterização química dos gelos foi realizada estudando como a luz das estrelas além da nuvem molecular foi absorvida por moléculas de gelo dentro da nuvem em comprimentos de onda infravermelhos específicos visíveis para Webb. Esse processo deixa impressões digitais químicas conhecidas como linhas de absorção, que podem ser comparadas com dados de laboratório para identificar quais gelos (moléculas congeladas) estão presentes na nuvem molecular. Neste estudo, a equipe mirou gelos enterrados em uma região particularmente fria, densa e difícil de investigar da nuvem molecular Chamaeleon I, uma região a cerca de 500 anos-luz da Terra que está atualmente em processo de formação de dezenas de jovens estrelas.
“Simplesmente não poderíamos ter observado esses gelos sem o Webb”, elaborou Klaus Pontoppidan, cientista do projeto Webb no Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland, que esteve envolvido nesta pesquisa. “Os gelos aparecem como depressões contra um continuum de luz estelar de fundo. Em regiões tão frias e densas, grande parte da luz da estrela de fundo é bloqueada, e a sensibilidade requintada de Webb foi necessária para detectar a luz das estrelas e, portanto, identificar os gelos na nuvem molecular”.
Esta pesquisa faz parte do projeto Ice Age , um dos 13 programas Early Release Science do Webb . Essas observações são projetadas para mostrar as capacidades de observação do Webb e permitir que a comunidade astronômica aprenda como obter o melhor de seus instrumentos. A equipe da Era do Gelo já planejou outras observações e espera traçar a jornada dos gelos desde sua formação até a montagem de cometas gelados.
“Este é apenas o primeiro de uma série de instantâneos espectrais que obteremos para ver como os gelos evoluem desde sua síntese inicial até as regiões de formação de cometas dos discos protoplanetários”, concluiu McClure. “Isso nos dirá qual mistura de gelo – e, portanto, quais elementos – pode eventualmente ser entregue às superfícies de exoplanetas terrestres ou incorporado nas atmosferas de planetas gigantes de gás ou gelo”.
Esses resultados foram publicados na edição de 23 de janeiro da Nature Astronomy.
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. Webb resolverá mistérios em nosso Sistema Solar, olhará além para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, a ESA (Agência Espacial Européia) e a Agência Espacial Canadense.
Imagem do banner: Esta imagem da câmera de infravermelho próximo (NIRCam) do Telescópio Espacial James Webb da NASA mostra a região central da nuvem molecular escura Chamaeleon I, que reside a 630 anos-luz de distância. O material frio e fino da nuvem (azul, centro) é iluminado no infravermelho pelo brilho da jovem protoestrela Ced 110 IRS 4 (laranja, canto superior esquerdo). A luz de várias estrelas de fundo, vistas como pontos laranja atrás da nuvem, pode ser usada para detectar gelos na nuvem, que absorvem a luz estelar que passa por eles. Crédito: NASA, ESA, CSA e M. Zamani (ESA)
Contatos de mídia
Laura Betz
Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Md.
laura.e.betz@nasa.gov
Bethany Downer
Diretora de Comunicações Científicas da ESA/ Webb
Bethany.Downer@esawebb.org
Christine Pulliam
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.
cpulliam@stsci.edu
Fonte: NASA / Editor: Jamie Adkins / 23-01-2023
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-unveils-dark-side-of-pre-stellar-ice-chemistry
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Acesse abaxo, os links das Livrarias>
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e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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