Um estudo recém-publicado na Nature Astronomy revelou uma descoberta impressionante feita pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST), da NASA: um espectro de gelo contendo moléculas de água apenas parcialmente ligadas em seu interior – algo nunca antes observado no espaço.
O achado foi na constelação de Camaleão I, um conhecido berçário de estrelas. O observatório detectou essa forma rara de gelo, chamada “dangling OH” (OH pendente, em tradução livre). Isso indica a presença de moléculas de água que não estão totalmente ligadas aos seus vizinhos, uma característica que pode ocorrer em gelo impuro ou poroso.
Essa formação se dá quando o gelo apresenta superfícies ásperas em escala microscópica, fazendo com que algumas moléculas de água se conectem a menos de quatro vizinhos, deixando uma ligação potencial pendente – um fenômeno mais comum quando a água está na superfície do gelo composto por uma mistura de H2O e outras moléculas.
Gelo OH pendente só era conhecido em laboratório
Com o intuito de estudar o espectro produzido quando a luz passa por esse tipo de gelo, cientistas conseguiram produzi-lo em laboratório. Desde a década de 1990, os pesquisadores buscavam esse mesmo espectro com telescópios, mas somente o JWST foi capaz de finalmente encontrá-lo.
A tarefa de identificar o sinal do gelo OH pendente é desafiadora porque as características distintivas de seu espectro são amplamente bloqueadas pela atmosfera terrestre. 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. Espectros obtidos pelo JWST em Camaleão I revelaram linhas de absorção nos comprimentos de onda de 2,703 e 2,753 micrômetros, identificadas anteriormente 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 ou dióxido de carbono congelados.
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“A detecção da característica de ligação pendente na água nos mantos de gelo destaca a importância da astrofísica de laboratório para interpretar os dados do JWST”, afirmou Barbara Michela Giuliano, cientista do Instituto Max Planck, na Alemanha, em um comunicado, complementando que informações detalhadas sobre as propriedades físicas dos gelos observados ainda necessitam de suporte laboratorial para desvendar as propriedades espectrais observadas em regiões densas do meio interestelar e discos protoplanetários.
“A alta sensibilidade do JWST, junto com avanços notáveis em astrofísica de laboratório, finalmente nos permite estudar detalhadamente a estrutura física e a composição química dos gelos interestelares”, disse a professora Paola Caselli, também envolvida no estudo. “Isso é crucial para fornecer restrições rigorosas na modelagem química e dinâmica, necessárias para reconstruir nossa história astroquímica, desde nuvens interestelares até discos protoplanetários e sistemas estelares como o nosso. É emocionante fazer parte dessa empreitada”.
Grãos de gelo porosos têm uma superfície que permite a fixação de uma maior variedade de moléculas, o que promove uma química mais complexa bem antes da formação de qualquer planeta. Essa observação é consistente com a detecção de espectros químicos notavelmente complexos.
Ao confirmar a presença de OH pendente e, consequentemente, grãos de gelo porosos em Camaleão I, a equipe identificou uma característica essencial para ser incorporada em modelos de evolução de discos protoplanetários. Com esse avanço, os pesquisadores esperam explorar padrões de onde o OH pendente é encontrado e rastrear diferentes tipos a partir de sutis variações no comprimento de onda.
