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No ano de 2019, a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão enviou a sonda Hayabusa2 para explorar o asteroide 162173 Ryugu, que fica em órbita próximo à Terra e é composto por fragmentos rochosos cuja origem é um corpo maior.
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Múltiplos rovers trouxeram amostras da superfície do asteroide de volta à Terra para que cientistas pudessem estudá-las.
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Como as análises foram feitas?
- Uma equipe de 89 cientistas de diferentes universidades e institutos de pesquisa ao redor do mundo se juntou para estudar essas amostras, buscando entender a escala de tempo e condições para tais mudanças acontecerem.
- O estudo foi publicado na revista Nature Geoscience, traçando a formação do asteroide com foco em dois compostos específicos: carbonato de cálcio (calcita) e carbonato de cálcio-magnésio (dolomita).
- A fonte de carbono para esses carbonatos é postulada como sendo monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano e/ou matéria orgânica que pode ter se formado na nebulosa solar, a nuvem gasosa da qual se acredita que o sistema solar tenha se originado.
- As amostras foram examinadas com uso de microscópios especializados em petrologia, nos quais cristais de calcita (<10 micrômetros de tamanho) e dolomita (dezenas de micrômetros) foram identificados, sendo que este último predomina em comparação.
- Medições dos isótopos de carbono e oxigênio (duas ou mais formas do mesmo elemento com massas atômicas diferentes) ajudam a revelar a temperatura e as condições de oxigênio do ambiente no momento em que o mineral foi depositado.
- Esses valores eram variáveis e muito maiores do que os da calcita na Terra, com as razões 18O/16O sendo 24-46‰ (partes por mil) maiores e 13C/12C 65-108‰ maiores.
- Por outro lado, as medições da dolomita foram muito mais restritas, variando de 31-36‰ para 18O/16O e 67-75‰ para 13C/12C.
O que foi descoberto?
- As amostras revelaram que o asteroide Ryugu é parecido com meteoritos primitivos, que são pedaços antigos de rocha espacial, semelhantes aos condritos do tipo Ivuna.
- Elas mostraram que há substâncias químicas que indicam que a água esteve presente.
- Em particular, alterações na superfície do asteroide por água no corpo parente, em temperaturas estimadas de até 150 °C, produziram minerais secundários (incluindo filossilicatos, carbonatos, sulfetos e óxidos).
- A equipe de pesquisa concluiu que a calcita se formou no asteroide primeiro em uma ampla faixa de temperaturas e condições de oxigênio.
- Isso aconteceu antes que a dolomita cristalizasse em um ambiente muito mais restrito, com níveis estáveis elevados de dióxido de carbono e estimativas de temperatura de 37 ± 10 °C.
- Essas descobertas são únicas para os asteroides Ryugu e Ivunu, não tendo sido identificadas em outros meteoritos hidratados até o momento.
Hipóteses e análises sobre o asteroide Ryugu
Os cientistas usaram técnicas especiais para descobrir como era o ambiente onde essas substâncias se formaram.
A maior variação nas razões isotópicas de oxigênio nos cristais de calcita é sugerida como resultado parcial de temperaturas de formação variando amplamente de 0-150 °C, mas não apenas isso, pois caso contrário, os isótopos de carbono mostrariam uma correlação positiva, o que não ocorre.
Em vez disso, os pesquisadores indicam que o 18O/16O da água e o 13C/12C dos íons de carbonato variaram ao longo do tempo e do espaço.
Como resultado, eles hipotetizam que as razões 18O/16O eram mais altas durante a formação inicial do sistema solar, antes da alteração aquosa do asteroide, e isso diminuiu subsequentemente ao longo do tempo à medida que mais cristais foram formados por interações entre água e rocha.
A diferença isotópica entre os cristais de calcita e dolomita é, portanto, resolvida pelo primeiro cristalizar-se a partir de fluidos menos “evoluídos” antes do último, em que o cálcio também foi mais facilmente lixiviado da rocha do que o magnésio.
Quatro cenários são considerados para explicar a variabilidade de 13C/12C:
- Fracionamento isotópico do tipo Rayleigh, onde compostos ricos em 12C são preferencialmente liberados (como metano);
- Cristalização fracionada, onde a formação de carbonatos iniciais altera a composição do reservatório restante a partir do qual carbonatos subsequentes podem cristalizar;
- Mistura de múltiplos reservatórios de carbono com diferentes razões 13C/12C;
- Variações nos isótopos de oxigênio e hidrogênio que causam mudanças nas razões isotópicas para a formação de monóxido de carbono, dióxido de carbono e metano, dos quais o carbono é obtido para os cristais.
O que os isótopos contam
Desses cenários, o fracionamento isotópico do tipo Rayleigh é descartado, pois causaria razões 13C/12C mais altas na dolomita formada a partir de fluidos “mais evoluídos”, quando o oposto é observado nas amostras. Da mesma forma, a cristalização fracionada é descartada, assim como a mistura de reservatórios de carbono, já que os tempos de mistura para o asteroide Ryugu seriam muito curtos.
Portanto, é o último cenário de variação do oxigênio que é sugerido como o principal impulsionador das mudanças nas razões 13C/12C. Isso resultou na oxidação do ferro na rocha pela água e é medido com base na produção de hidrogênio liberado pela água. A hipótese coincide com observações de aumento de ferro no meteorito com a alteração progressiva.
Em geral, o ambiente rico em 13C é observado como sendo raro no sistema solar além dos carbonatos em meteoritos, e a equipe de pesquisa sugere que o corpo parente do meteorito Ryugu se formou dentro de uma região fria da nebulosa solar.
Em resumo, o que se descobriu sobre a formação do asteroide?
- O asteroide Ryugu é feito de pedaços de rocha antiga, parecidos com meteoritos antigos.
- Amostras do asteroide mostram substâncias que indicam a presença de água em sua história.
- Cientistas analisaram calcita e dolomita, substâncias formadas com carbono.
- O carbono que formou essas substâncias pode ter vindo dos gases na nebulosa solar, onde nosso sistema solar nasceu.
- O Ryugu se formou em uma parte fria da nebulosa solar, o que nos dá pistas sobre como ele se originou.
- Análises de isótopos mostraram que a água mudou ao longo do tempo, revelando como as substâncias se formaram.
- As descobertas da missão Hayabusa2 e análises das amostras nos ajudam a entender melhor como o asteroide Ryugu e o nosso sistema solar se formaram desde os primórdios cósmicos.
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