Asteróide Vesta sofreu “toque e fuga”

Impressão de artista de uma gigantesca colisão “toque e fuga” no asteróide Vesta.
Crédito: Mikiko Haba

A cintura de asteróides entre Marte e Júpiter preserva os processos de formação planetária, congelados no tempo. Vesta, o segundo maior asteróide nesta cintura, fornece uma excelente oportunidade para os cientistas investigarem a origem e a formação dos planetas. Em particular, Vesta manteve a sua crosta, manto e núcleo metálico, tal como a Terra. O mapeamento cuidadoso de Vesta pela missão Dawn da NASA mostrou que a crosta no pólo sul de Vesta é excepcionalmente espessa.

Num artigo publicado recentemente na revista Nature Geoscience, a Dra. Yi-Jen Lai, do Centro de Investigação Planetária da Universidade Macquarie e colegas propuseram uma nova história evolutiva de Vesta, envolvendo um impacto gigantesco. Isto é baseado em determinações precisas de idade dos cristais de zircónio dos mesossideritos, um tipo enigmático de meteorito Vestano, e resolve passadas incertezas sobre a evolução de Vesta.

Os mesossideritos são um tipo de meteorito rochoso de ferro, consistindo de materiais da crosta e do núcleo derretido de um asteróide/asteróides. Estes misteriosos e raros meteoritos proporcionam uma visão única da catastrófica fragmentação de asteróides diferenciados (com camadas), provavelmente Vesta.

A autora principal do estudo, a Dra. Makiko Haba do Instituto de Tecnologia de Tóquio, diz que “o principal desafio é que menos de 10 grãos de zircónio, favoráveis à datação, foram relatados ao longo de algumas décadas. Desenvolvemos um novo método para encontrar zircónio em mesossideritos e, eventualmente, preparámos grãos suficientes para este estudo.”

A equipa realizou uma datação de alta precisão usando os isótopos de urânio e chumbo de duas dúzias de grãos de zircónio em mesossideritos na principal universidade de investigação de geociências do mundo, a ETH Zurique na Suíça.

A Dra. Yi-Jen Lai comentou: “Nós descobrimos duas datas significativas: há 4.558,5 e 4.525,39 milhões de anos, que se relacionam com a formação da crosta inicial e com a mistura de metal-silicato provocada por uma colisão cósmica de ‘toque e fuga’.”

Os cientistas propõem a nova explicação de “toque e fuga” para estes dois importantes novos momentos. No novo modelo, depois de Vesta já se ter diferenciado em camadas distintas de crosta, manto e núcleo, outro asteróide com aproximadamente um-décimo do tamanho de Vesta colidiu com ele, provocando a ruptura em grande escala do hemisfério norte. Os destroços desse impacto, compostos de todas as três camadas de Vesta, ficaram presos no hemisfério sul de Vesta, explicando a crosta anormalmente espessa que a sonda Dawn da NASA detectou no polo sul de Vesta. O novo modelo também explica com sucesso a forma distinta de Vesta e a ausência do mineral olivina do manto nos meteoritos Vestanos.

A equipa pensa que o conceito pode ser aplicado a outros corpos planetários a fim de reconstruir as suas histórias.

Astronomia On-line
9 de Julho de 2019

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95: NASA encontra possíveis restos de um antigo oceano em Ceres

NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
A sonda Dawn da NASA capturou estas imagens do planeta anão Ceres a cerca de 40.000 km de distância no dia 25 de Fevereiro de 2015. Parte de Ceres está à sombra devido à posição actual da sonda em relação ao planeta anão e ao Sol.

Ceres está repleto de minerais que contêm água, sugerindo que o planeta anão poderá ter tido um oceano global no passado. O que aconteceu a esse oceano? Será que Ceres ainda tem água líquida hoje? Dois novos estudos da missão Dawn da NASA lançaram luz sobre estas questões.

A equipa da Dawn descobriu que a crosta de Ceres é uma mistura de gelo, sais e materiais hidratados que foram submetidos a actividades geológicas passadas e possivelmente recentes, e que essa crosta representa a maior parte desse antigo oceano.

O segundo estudo baseia-se no primeiro e sugere que existe uma camada mais macia e facilmente deformável sob a crosta da superfície rígida de Ceres, que também pode ser a assinatura do líquido residual do oceano.

“Mais e mais, estamos a aprender que Ceres é um mundo dinâmico e complexo que pode ter hospedado muita água líquida no passado, e ainda pode ter alguma água subterrânea,” comenta Julie Castillo-Rogez, cientista do projecto Dawn e co-autora dos estudos, no JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia.

Como é o interior de Ceres? A gravidade pode-nos dizer

Aterrar em Ceres para investigar o seu interior seria um desafio técnico e arriscaria contaminar o planeta anão. Em vez disso, os cientistas usam as observações orbitais da Dawn para medir a gravidade de Ceres, a fim de estimar a sua composição e estrutura interior.

O primeiro dos dois estudos, liderado por Anton Ermakov, investigador pós-doutorado no JPL, usou medições da forma e dados de gravidade da missão Dawn para determinar a estrutura interna e composição de Ceres. As medições foram obtidas pela observação dos movimentos da nave com a DSN (Deep Space Network) da NASA para rastrear pequenas mudanças na órbita da sonda. Este estudo foi publicado na revista Journal of Geophysical Research: Planets.

A investigação de Ermakov e colegas apoia a possibilidade de Ceres ser geologicamente activo – se não actualmente, então talvez tenha sido no passado recente. Três crateras – Occator, Kerwan e Yalod – e a solitária montanha de Ceres, Ahuna Mons, estão associadas com “anomalias gravitacionais”.

Isto significa que as discrepâncias entre os modelos da gravidade de Ceres feitos pelos cientistas e o que a Dawn observou nestes quatro locais podem ser associadas com estruturas subterrâneas.

“Ceres tem uma abundância de anomalias gravitacionais associadas com características geológicas excepcionais,” comenta Ermakov. Nos casos de Ahuna Mons e Occator, as anomalias podem ser usadas para melhor entender a origem destas características, que se pensa serem expressões diferentes de criovulcanismo.

O estudo descobriu que a densidade da crosta é relativamente baixa, mais próxima da do gelo do que das rochas. No entanto, um estudo pelo investigador convidado da Dawn, Michael Bland do USGS (U.S. Geological Survey), indicou que o gelo é demasiado suave para ser o componente dominante da crosta forte de Ceres.

Então, como pode a crosta de Ceres ser tão leve quanto o gelo em termos de densidade, mas simultaneamente muito mais forte? Para responder a esta questão, outra equipa modelou como a superfície de Ceres evoluiu com o tempo.

Um Oceano “Fóssil” em Ceres

O segundo estudo, liderado por Roger Fu da Universidade de Harvard em Cambridge, Massachusetts, investigou a força e composição da crosta de Ceres e o interior mais profundo ao estudar a topografia do planeta anão. Este estudo foi publicado na revista Earth and Planetary Science Letters.

Ao estudar como a topografia evoluiu num corpo planetário, os cientistas podem entender a composição do seu interior. Uma crosta forte e dominada por rocha pode permanecer inalterada ao longo dos 4,5 mil milhões de anos do Sistema Solar, enquanto uma crosta fraca, rica em gelos e sais, deformar-se-ia ao longo desse período.

Ao modelar a forma como a crosta de Ceres flui, Fu e colegas descobriram que é provavelmente uma mistura de gelo, sais, rocha e um componente adicional que se pensa ser hidrato de clatrato.

Um hidrato de clatrato é uma “jaula” de moléculas de água que rodeiam uma molécula de gás. Esta estrutura é 100 a 1000 vezes mais forte do que a água gelada, apesar de ter quase a mesma densidade.

Os cientistas pensam que Ceres já teve características de superfície mais pronunciadas, mas que suavizaram com o passar do tempo. Este tipo de achatamento de montanhas e vales requer uma crosta de alta resistência descansando por cima de uma camada mais deformável, que Fu e colegas interpretam conter um pouco de líquido.

A equipa pensa que a maior parte do oceano antigo de Ceres está agora congelado e preso na crosta sob a forma de gelo, hidratos de clatrato e sais. Assim permanece há mais de 4 mil milhões de anos.

Mas a existir líquido residual por baixo, esse oceano ainda não está completamente congelado. Isso é consistente com os vários modelos de evolução térmica de Ceres publicados antes da chegada da Dawn, apoiando a ideia de que o interior mais profundo de Ceres contém o líquido restante do seu antigo oceano.

ZAP // CCVAlg

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