Compostos por gases congelados, rochas e poeira, cometas são restos da formação do sistema solar, que ocorreu há cerca de 4,6 bilhões de anos. Como os corpos gelados aquecem muito rapidamente à medida que se aproximam do Sol, o gelo sólido se transforma diretamente em gás por um processo chamado sublimação, que produz um brilho esverdeado quando as moléculas de gás interagem com a radiação emitida pelo sol.

Cometa Leonard registrado em Campinas, SP
Cometa Leonard registrado em Campinas, SP. Cientistas descobriram por que as caudas dos cometas não têm o mesmo brilho verde intenso de seus núcleos. Imagem: Samuel Guimarães

No entanto, essa coloração aparece apenas ao redor da cabeça de alguns cometas, e nunca em suas caudas. Um novo estudo da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) em Sydney, na Austrália, pode finalmente revelar o motivo por trás disso.

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Como os cientistas conduziram a pesquisa

Ao usar uma câmara de vácuo e lasers, os pesquisadores envolvidos no estudo foram capazes de recriar a reação química que ocorre quando a radiação ultravioleta do Sol quebra um composto chamado carbono diatômico (também conhecido como dicarbono ou C2). Essa reação faz com que os corpos gelados pareçam verdes. 

Chamado de fotodissociação, esse processo foi originalmente teorizado pelo físico Gerhard Herzberg na década de 1930, mas vinha sendo difícil de ser testado até agora. Isso porque o dicarbono, que é composto por dois átomos de carbono, é altamente reativo e instável. Ele só é encontrado em ambientes extremamente energéticos ou de baixo oxigênio, como estrelas, cometas e o meio interestelar. 

Segundo o estudo, o dicarbono não pode existir em um cometa até que ele se aproxime do Sol, que aquece sua matéria orgânica, fazendo com que ele evapore e entre no coma, que é o envelope gasoso ao redor do cometa. Então, a luz solar quebra as moléculas orgânicas maiores, criando o dicarbono.

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À medida que um cometa se aproxima ainda mais do Sol, a fotodissociação quebra o dicarbono fresco antes que ele possa se mover para muito longe do núcleo, ou cabeça, do cometa. 

Assim, enquanto o cometa em si parece mais brilhante à medida que se aproxima da nossa estrela hospedeira, o coma verde radiante encolhe conforme o dicarbono é quebrado pela luz solar. Dessa forma, o dicarbono nunca chega à cauda do cometa, e é por isso que essa parte não tem o intenso brilho verde.

Pesquisadores simularam pela primeira vez a interação química que ocorre nos foguetes

Essa foi a primeira vez que pesquisadores puderam estudar essa interação química em um ambiente controlado na Terra. “Provamos o mecanismo pelo qual o dicarbono é quebrado pela luz solar”, disse Timothy Schmidt, autor sênior do estudo e professor de química da UNSW. “Isso explica por que o coma verde – a camada difusa de gás e poeira ao redor do núcleo – encolhe à medida que um cometa se aproxima do Sol, e também por que a cauda do cometa não é verde”.

Segundo Schmidt, para criar as moléculas de dicarbono, os pesquisadores usaram o percloroetileno, um composto de dois átomos de carbono e quatro átomos de cloro, e usaram lasers ultravioleta para remover os átomos de cloro. 

Então, as moléculas de dicarbono resultantes foram enviadas por um feixe de gás em uma câmara de vácuo de cerca de 2 metros de comprimento. Na câmara de vácuo, o dicarbono foi submetido a mais radiação de lasers ultravioletas, quebrando os átomos de carbono enquanto os cientistas podiam medir a velocidade de cada átomo e a energia que havia sido armazenada na ligação que se juntou a eles.

“O dicarbono vem do rompimento de moléculas orgânicas maiores congeladas no núcleo do cometa — o tipo de moléculas que são os ingredientes da vida”, disse Schmidt. “Ao entender sua origem e destruição, podemos entender melhor quanto material orgânico está evaporando dos cometas. Descobertas como essas podem um dia nos ajudar a resolver outros mistérios espaciais”.

De acordo com o artigo científico que descreve o estudo, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), o experimento foi particularmente complexo, uma vez que os lasers UV eram invisíveis aos operadores humanos e as moléculas de dicarbono são altamente reativas.

“Estávamos prestes a desistir, de tanto que demorou para termo certeza de que tudo estava precisamente alinhado no espaço e no tempo”, disse Jasmin Borsovszky, principal autor do estudo e ex-aluno da UNSW. “Os três lasers eram todos invisíveis, então houve um monte de tiros no escuro – literalmente”.

“É extremamente gratificante ter resolvido um enigma que remonta à década de 1930”, disse Schmidt, acrescentando que as descobertas podem revelar novas pistas sobre como os cometas entregaram carbono e outros blocos de construção da vida à Terra.

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