Imagem das regiões polares sul do Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko obtida pela câmara OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) da Rosetta no dia 29 de setembro de 2014, quando o hemisfério ainda se encontrava no longo e frio inverno.
Crédito: ESA/Rosetta/MPS para Equipa OSIRIS MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
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Desde a sua chegada ao Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, a Rosetta tem estudado a superfície e o ambiente deste corpo em forma de "patinho de borracha". Mas, durante muito tempo, uma parte do núcleo - as regiões frias e escuras no polo sul - permaneceram inacessíveis a quase todos os instrumentos do orbitador.
Devido a uma combinação da forma em lóbulo duplo e da inclinação do seu eixo de rotação, o cometa da Rosetta tem um padrão sazonal muito peculiar ao longo da sua órbita de 6,5 anos. As estações estão distribuídas de forma muito desigual entre os dois hemisférios, cada das quais abrange partes de ambos os lóbulos e do "pescoço" do cometa.
Durante a maior parte da órbita do cometa - 5 anos e meio - é verão no hemisfério norte e o hemisfério sul atravessa um inverno longo, escuro e frio. No entanto, poucos meses antes do periélio - o ponto orbital mais próximo do Sol - a situação muda, e o hemisfério sul passa para um breve, mas muito quente, verão.
Quando a Rosetta chegou ao 67P/C-G em agosto de 2014, o hemisfério norte do cometa ainda passava pelo seu longo verão e as regiões no hemisfério sul recebiam muito pouca luz solar. Além disso, uma grande parte deste hemisfério, perto do polo sul do cometa, esteve em escuridão total durante quase cinco anos.
Sem iluminação direta do Sol, estas regiões não podiam ser fotografadas com a câmara OSIRIS da Rosetta. Em adição, as suas baixas temperaturas - que variam entre os 25 e 50 graus acima do zero absoluto - também não permitiam observações com o instrumento VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer).
Durante os primeiros meses após a chegada da Rosetta ao cometa, apenas um instrumento pôde observar o frio polo sul do cometa 67P/C-G: o MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter)
Num artigo aceite para publicação na revista Astronomy and Astrophysics, os cientistas apresentam dados recolhidos destas regiões pelo MIRO entre agosto e outubro de 2014.
"Observámos o 'lado escuro' do cometa com o MIRO em muitas ocasiões depois da chegada da Rosetta ao 67P/C-G, e estes dados únicos dizem-nos algo muito intrigante sobre o material logo abaixo da superfície," explica Mathieu Choukroun do JPL da NASA, autor principal do estudo.
Ao observar as regiões polares sul do cometa, Choukroun e colegas encontraram diferenças significativas entre os dados recolhidos com os canais milimétricos e sub-milimétricos do MIRO. Estas diferenças podem apontar para a presença de grandes quantidades de gelo dentro das primeiras poucas dezenas de centímetros por baixo da superfície.
"Surpreendentemente, as propriedades térmicas e elétricas em redor do polo sul do cometa são muito diferentes das encontradas nas outras partes do núcleo. Parece que ou o material à superfície ou o material até algumas dezenas de centímetros de profundidade é extremamente transparente aos comprimentos de onda de 0,5 e 1,6 mm do MIRO, material este que pode ser constituído principalmente de água gelada ou gelo de dióxido de carbono," acrescenta.
A diferença entre a composição à superfície e subsuperfície nesta parte do núcleo e a composição noutras partes talvez tenha como origem o ciclo particular de estações do cometa. Uma das possíveis explicações é que a água e outros gases que foram libertados durante o periélio anterior do cometa, quando o hemisfério sul era a parte mais iluminada do núcleo, condensaram novamente e precipitaram-se à superfície depois da mudança da estação e do hemisfério sul ter mergulhado novamente num longo e frio inverno.
Estes são, no entanto, resultados preliminares, porque a análise depende da forma detalhada do núcleo e, à altura em que as medições foram feitas, a forma da escura região polar sul não era conhecida com grande precisão.
"Nós planeamos revisitar os dados do MIRO usando uma versão atualizada do modelo digital, para verificar estes primeiros resultados e aperfeiçoar a interpretação das medições," acrescenta Choukroun.
Além disso, os cientistas da Rosetta vão testar estes e outros cenários possíveis usando dados recolhidos nos meses seguintes, meses estes que antecedem e sucedem a passagem pelo periélio (que teve lugar no dia 13 de agosto).
Em maio de 2015 as estações mudaram e teve início o breve, mas quente, verão do sul, que vai durar até ao início de 2016. À medida que as regiões polares sul, anteriormente à sombra, começaram a receber mais luz solar, tornou-se possível a observação com outros instrumentos da Rosetta e a combinação de todos estes dados pode, eventualmente, revelar a origem da sua composição curiosa.
"Nos últimos meses, a Rosetta voou sobre as regiões polares sul em várias ocasiões, começando a recolher dados desta parte do cometa depois do início do verão," explica Matt Taylor, cientista do projeto Rosetta da ESA.
"No início do verão no hemisfério sul tivemos uma escassez de observações nestas regiões pois a trajetória da Rosetta focou-se no hemisfério norte devido à comunicação permanente com o módulo de aterragem, Philae. No entanto, mais perto do periélio fomos capazes de começar as nossas observações do hemisfério sul."
"A Rosetta está atualmente numa excursão até 1500 km do núcleo para estudar o ambiente do cometa em geral, mas em breve vai aproximar-se do cometa, centrando-se em órbitas completas para comparar os hemisférios norte e sul, bem como algumas passagens mais lentas no sul para maximizar as nossas observações. Em adição, à medida que a atividade começa a diminuir no final deste ano, esperamos que a sonda se aproxime ainda mais do núcleo e obtenha observações da superfície em alta resolução."
Mark Hofstadter, investigador principal do MIRO no JPL da NASA, descreve o resultado como "um grande exemplo de como o processo científico se desenrola à medida que a Rosetta estuda, de perto, a evolução deste cometa."
"Em primeiro lugar, observámos estas regiões escuras com o MIRO, o único instrumento capaz de o fazer nessa altura, e tentámos interpretar estes dados únicos. Por volta do periélio, assim que estas regiões ficaram mais quentes e brilhantes, conseguimos observá-las com outros instrumentos," acrescenta.
"Esperamos, através da combinação de todos estes instrumentos, ser capazes de confirmar se o polo sul tem uma composição diferente e se muda ou não sazonalmente."
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