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A sonda Rosetta mediu 7 cheiros no cometa 67P

O espectrômetro ROSINA pesou o gás do cometa, e a equipe de Kathrin Altwegg, em Berna, traduziu cada molécula para o nariz.

Núcleo do cometa 67P soltando gás no escuro

Em outubro de 2014, a equipe de Kathrin Altwegg, da Universidade de Berna, na Suíça, divulgou a lista do gás medido pelo espectrômetro ROSINA, da sonda Rosetta, em volta do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko: sulfeto de hidrogênio, amônia e cianeto de hidrogênio. Traduzido para o nariz, ovo podre, estrebaria e amêndoa amarga.

A sonda da Agência Espacial Europeia tinha chegado ao cometa em 6 de agosto daquele ano, depois de dez anos de viagem desde o lançamento na Guiana Francesa, em 2004. Ela entrou em órbita a poucas dezenas de quilômetros de um bloco de gelo e poeira com cerca de 4 quilômetros de comprimento, em formato de pato de borracha.

O cometa ainda estava longe do Sol, a mais de 500 milhões de quilômetros. Mesmo assim, o calor fraco já arrancava gás da superfície. O gelo passava direto a vapor, sem derreter, e formava em volta do núcleo a coma (a nuvem fina de gás e poeira que todo cometa ativo carrega).

O ROSINA recolhia amostras dessa nuvem e pesava molécula por molécula. Cada substância tem um peso próprio, e o aparelho separava os pesos com precisão suficiente para distinguir moléculas quase gêmeas.

Altwegg resolveu converter a tabela em cheiro. Junto do trio principal, a lista trazia formaldeído, de odor sufocante, metanol, com aroma de álcool, dióxido de enxofre, parecido com vinagre, e um toque adocicado de dissulfeto de carbono.

Ninguém cheirou o cometa. O gás em volta do 67P é tão rarefeito que um nariz humano ali não sentiria nada. O perfume é uma tradução: a composição química convertida no cheiro que cada molécula teria numa sala aqui na Terra.

A lista levanta uma dúvida concreta: por que um corpo gelado, formado nos primeiros milhões de anos do Sistema Solar, solta gás de esgoto e de veneno? A resposta começa no instrumento, que precisou separar moléculas de peso quase igual, e no gelo que ele mediu.

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I  O Mecanismo

Uma balança de moléculas em órbita

O cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko leva o nome de quem o achou: os astrônomos soviéticos Klim Churyumov e Svetlana Gerasimenko, que o identificaram em chapas fotográficas de 1969, feitas no observatório de Alma-Ata. Ele dá uma volta no Sol a cada seis anos e meio.

O ROSINA tem nome comprido: é a sigla em inglês de Espectrômetro do Orbitador Rosetta para Análise de Íons e Neutros. Foi construído sob coordenação da Universidade de Berna, com Altwegg como pesquisadora principal (a cientista que responde pelo instrumento inteiro).

Dentro dele há dois espectrômetros de massa (aparelhos que separam as moléculas pelo peso) e um sensor de pressão. A lista do cheiro saiu do DFMS, sigla em inglês de Espectrômetro de Massa de Foco Duplo, o mais preciso dos dois.

O trabalho do DFMS segue quatro passos:

1. O gás do cometa entra numa câmara aberta para o espaço, sem bomba nem filtro.

2. Um feixe de elétrons bate nas moléculas e arranca um elétron de cada uma, o que deixa todas com carga elétrica.

3. Um campo elétrico e um campo magnético curvam a trajetória dessas moléculas carregadas. As leves curvam bastante, as pesadas curvam pouco.

4. Um detector conta quantas chegam em cada ponto, e cada ponto corresponde a um peso.

A dificuldade está na diferença mínima entre pesos. O sulfeto de hidrogênio, um átomo de enxofre preso a dois de hidrogênio, tem massa 34 arredondada. Uma forma pesada do oxigênio molecular também tem massa 34. O DFMS separa as casas decimais e diz qual é qual.

Falta explicar de onde vem cada cheiro. O cometa guarda gelos diferentes: água, monóxido e dióxido de carbono, e pequenas quantidades de compostos de enxofre e nitrogênio. Cada gelo vira gás numa temperatura própria.

O sulfeto de hidrogênio escapa cedo, ainda longe do Sol, porque sai do gelo em temperatura baixa. A amônia e o cianeto de hidrogênio vêm presos à água e saem junto com ela. Foi a mistura desses voláteis (substâncias que viram gás com facilidade) que o ROSINA pegou em 2014.

A equipe também viu o perfume mudar ao longo do dia do cometa. O 67P gira em torno de si em cerca de 12 horas, e o lado iluminado solta gás com força. A composição medida variava com a rotação e com a parte do pato voltada para a sonda.

II  Por que Importa

Gelo de antes da Terra

O cheiro interessa porque é um registro. Os gelos de um cometa se formaram nas bordas frias da nuvem de gás que deu origem ao Sol, há cerca de 4,6 bilhões de anos, e quase não mudaram desde então.

Um cometa que passa a maior parte do tempo longe do Sol funciona como freezer. O sulfeto de hidrogênio e o cianeto de hidrogênio seguem lá porque nunca houve calor suficiente para expulsá-los de vez.

A primeira consequência foi sobre a água da Terra. Em dezembro de 2014, a equipe de Altwegg publicou na revista Science a proporção de deutério (hidrogênio pesado, com um nêutron a mais no núcleo) na água do 67P. O valor saiu cerca de três vezes acima do medido nos oceanos.

A proporção funciona como impressão digital. Se cometas como o 67P tivessem trazido a maior parte da água terrestre, os oceanos teriam a mesma assinatura. O resultado enfraqueceu essa hipótese para a família de cometas do 67P e deu peso aos asteroides como fonte principal.

A segunda consequência foi uma surpresa. Em 2015, a equipe de André Bieler, da Universidade de Michigan, usou dados do ROSINA e publicou na Nature a detecção de oxigênio molecular saindo do cometa, em quantidade alta e estável. Os modelos não previam oxigênio livre num gelo tão antigo.

A terceira tocou na origem da vida. Em 2016, Altwegg e colegas publicaram na Science Advances a detecção de glicina, o aminoácido mais simples (uma das peças que formam as proteínas), junto com fósforo na coma do 67P.

Os achados não provam que cometas semearam vida na Terra. Mostram que os ingredientes químicos já existiam no gelo antes dos planetas. O cianeto de hidrogênio, a amêndoa amarga da lista, é matéria-prima conhecida em experimentos de química pré-biótica (a química anterior à vida).

Para quem lê aqui embaixo, o perfume do 67P vira uma pista sensorial de uma ideia difícil de imaginar: a matéria do Sistema Solar começou fria, misturada e cheia de compostos simples, e parte dela segue congelada até hoje, dando voltas no Sol.

III  A Fonte

A conta de Berna, molécula por molécula

A lista do cheiro saiu primeiro no blog oficial da missão Rosetta, da Agência Espacial Europeia, em 23 de outubro de 2014, com o título The perfume of 67P/C-G (o perfume do 67P/C-G). Os dados vinham das semanas de agosto e setembro em órbita próxima.

No texto, Altwegg descreveu o resultado assim: “O perfume do 67P/C-G é bem forte, com o odor de ovo podre, de estrebaria e o cheiro pungente e sufocante do formaldeído.” Depois somou a amêndoa amarga do cianeto, o álcool do metanol, o vinagre do dióxido de enxofre e o doce do dissulfeto de carbono.

Kathrin Altwegg é física da Universidade de Berna e trabalhou no ROSINA desde a fase de projeto. A universidade tem tradição nesse tipo de medição: foi de Berna o coletor de vento solar que os astronautas da Apollo 11 abriram na Lua, em 1969.

O resultado tem limites claros. O ROSINA mediu o gás perto da sonda, não o interior do núcleo. A mistura muda com a distância ao Sol e com a região do cometa voltada para o instrumento, então a lista de 2014 é um retrato daquele trecho da órbita.

O segundo limite é o próprio nariz. O perfume descreve as moléculas uma a uma, cada qual com seu cheiro conhecido. Ninguém sabe como a mistura real soaria a um nariz humano, porque nenhum humano esteve lá e o ROSINA mede quantidade, não sensação.

A Rosetta seguiu o cometa até o periélio (o ponto da órbita mais próximo do Sol), em agosto de 2015, e terminou a missão em 30 de setembro de 2016, com uma descida controlada sobre o núcleo. O ROSINA mediu gás até o fim.

O 67P continua na mesma órbita de seis anos e meio. Voltou ao periélio em novembro de 2021 e passa de novo perto do Sol em 2028, desta vez sem sonda nenhuma ao lado.

A pergunta da edição fica para você: se o gelo mais antigo do Sistema Solar cheira a ovo podre e estrebaria, qual cheiro você esperava sentir nele?

7 moléculas. Foi o tamanho do perfume que o ROSINA mediu no cometa 67P (Altwegg, Universidade de Berna, ESA, 2014).

Continue curioso. Mirabile dictu.

CIÊNCIA BIZARRA

Parece mentira. Mas é real e está provado