Água fora da Terra

Mestre em Astronomia (Observatório Nacional, 2016)
Graduado em Física (UFRPE, 2014)

O gelo de água é um dos principais constituintes dos cometas e dos corpos do Sistema Solar externo (planetas gigantes, transnetunianos e etc.). A água também está presente em todo o Sistema Solar, nos planetas, nas luas e nos asteroides, como veremos a seguir.

No caso da Lua, as primeiras evidências da presença de água foram trazidas pelos astronautas das missões Apollo, que trouxeram amostras de rochas lunares. Essas amostras foram analisadas novamente em 2008, o que mostrou que as rochas trazidas continham água residual incrustada. Um ano depois, a NASA conduziu o impacto controlado da sonda LCROSS (sigla para Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, ou em português Satélite de Detecção e Observação de Crateras Lunares) no polo sul lunar e, mais uma vez, uma grande quantidade de água foi detectada nos detritos resultantes do choque. Recentemente, graças aos dados coletados pela sonda lunar indiana Chandrayaan-1, a qual fez com um de seus instrumentos um mapeamento da composição mineral da superfície (Figura 1).

Figura 1: Mapa de uma parte da superfície lunar.. As áreas coloridas mostram onde há maior concentração de água (Foto: Milliken lab / Brown University)

O mapeamento realizado pela sonda Chandrayaan-1 mostrou que a água está presente em toda superfície lunar (áreas azuis na Figura 1), incrustada nas rochas, e também pode estar abaixo da camada de poeira, no manto. Essa água encontrada na Lua pode ter sido roubada da Terra, logo após o impacto catastrófico que formou a Lua, ou pode ter sido entregue posteriormente por impactos de asteroides e de cometas (essa questão ainda está em aberto). Esses pequenos objetos podem ter entregue a água ao sistema Terra-Lua logo nos primeiros milhões de anos do nosso planeta.

Imagens de radar de alta resolução da superfície de Mercúrio feitas por um dos instrumentos da sonda MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging) da NASA sugeriram a presença de gelo de água no polo norte do planeta. Os cientistas especulam que esse gelo tenha sido implantado por impactos de cometas e/ou asteroides. Segundo Eke et al. (2017), pode existir cerca de 3x1015 kg de água congelada nas crateras próximas do polo norte de Mercúrio.

Uma quantidade muito pequena de vapor de água (de algumas partes por milhão) foi encontrada na atmosfera dominada por nitrogênio (N) e dióxido de carbono (CO2) de Vênus. Segundo os cientistas, a composição isotópica de H da atmosfera de Vênus é extremamente enriquecida em Deutério devido à perda quase completa de Hidrogênio para o espaço através da fotodissociação de H2O. O forte efeito estufa em Vênus pode ser o responsável pela ausência de vapor de água na atmosfera do planeta. O vapor de água presente na atmosfera atual pode ser reabastecido por interação química com rochas contendo água ou pode ser fornecido por meteoritos ou cometas. Contudo, não se sabe qual a abundância de água original em Vênus.

Existe gelo de água nas calotas polares de Marte e em algumas de suas crateras. Além disso, a água em Marte está presente em pequena quantidade de vapor na atmosfera, e incorporada em minerais hidratados em sua superfície. Evidências geológicas e mineralógicas sugerem que água líquida já existiu em Marte em abundância, quando a atmosfera era mais espessa devido à presença de um campo magnético mais forte. A elevada razão Deutério/Hidrogênio indica que uma quantidade significativa de vapor de água escapou para o espaço a partir da atmosfera, afetando principalmente o isótopo mais leve do hidrogênio. Os dados de infravermelho próximo das luas marcianas, Phobos e Deimos, não apresentaram nenhuma banda de absorção em 3 micrômetros devido a minerais hidratados. Contudo, alguns autores sugerem que a máxima emissividade a 1590 cm (do espectro de emissividade térmica) corrobora com a hidratação da superfície de Phobos, que poderia ser devido à água incrustada em minerais ou água formada através da interação do vento solar com a superfície.

Figura 2: Fotografia da cratera Korolev onde é visível uma espessa camada de gelo de cerca de 1.9 km. Imagem tirada pelo Mars Express da ESA. A cratera tem cerca de 80 km de diâmetro e contém cerca de 2.200 km3 de água congelada.

Recentemente, imagens feitas pela sonda Mars Express da Agência Espacial Europeia confirmaram a presença de gelo de água no polo norte marciano. Além disso, dados do radar MARSIS a bordo da sonda Mars Express, coletados entre maio de 2012 e dezembro de 2015, permitiram a descoberta de um lago subglacial em Marte, a 1,5 km abaixo da calota polar do sul. É estimado que o lago possua cerca de 20 km de diâmetro, e sua localização pode ser vista na Figura 2. Dado esta descoberta, os cientistas afirmam que não há razão para concluir que a presença de água subterrânea em Marte esteja limitada a este único local. A descoberta do lago subterrâneo também reforça a especulação sobre a existência de microorganismos presentes no planeta vermelho.

Figura 3: Local do lago subglacial próximo ao polo sul marciano.

Os planetas gigantes, Saturno e Júpiter, podem ter água em forma sólida e líquida em suas camadas mais baixas de nuvens, mas sua abundância ainda não foi aferida. Acredita-se que acima dos núcleos rochosos de Urano e Netuno exista uma grande camada de gelos, incluindo o gelo de água. As atmosferas destes gigantes de gelo também contêm H2O. Foi observado que os anéis de Saturno contêm principalmente de gelo de água com uma pequena mistura de orgânicos e outros contaminantes, enquanto os anéis de Júpiter, Urano e Netuno contêm no máximo uma pequena fração de gelo de água. Plutão também contém uma fração significativa de água em sua superfície, assim como muitas das luas dos planetas exteriores, com Tethys (lua de Saturno) possivelmente consistindo quase inteiramente de gelo de água. Tethys tem uma baixa densidade de 0,98 g/cm3, a mais baixa de todas as principais luas do Sistema Solar, indicando que é feita de gelo de água com apenas uma pequena fração de rocha. Isto é confirmado pela espectroscopia da sua superfície, que identificou o gelo de água como sendo material dominante. Acredita-se que algumas luas, como Europa e Ganimedes de Júpiter e Enceladus de Saturno, contenham vastos oceanos de água líquida sob a camada superficial de gelo.

Referências:

EKE, V. R., LAWRENCE, D. J., & TEODORO, L. F. A. 2017, Icarus, 284, 407, pg: 3.

ENCRENAZ, T. Water in the Solar System. 2008, ARA&A, 46, 57, pg: 3, 11.

SNODGRASS, C., AGARWAL, J., COMBI, M., et al. The Main Belt Comets and ice in the Solar System. 2017. A&A Rev., 25, 5, pg: 4, 5, 6.

 

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