As estrelas recém-nascidas geralmente passam por um estágio juvenil em que a intensa radiação que emitem varre o ambiente gasoso a partir do qual foram formadas pelo colapso gravitacional de uma nebulosa. À medida que o gás nebular desaparece, a temperatura nos arredores da estrela diminui o suficiente para permitir a condensação de pequenos minerais, gelo e matéria orgânica. Esses materiais colidem e formam agregados que se acumulam em torno de estrelas jovens, formando os chamados discos protoplanetários.
Essas enormes estruturas, inicialmente formadas por minúsculas partículas de poeira e gás que circundam estrelas jovens, acabam formando corpos com quilômetros de comprimento como asteróides e cometas. A partir das colisões entre estes primeiros corpos sólidos, em escalas de tempo muito mais longas, o planetas rochosos como a Terra.
O que nos preocupa hoje é explorar, com o revolucionário Telescópio Espacial James Webb, Como a água viaja nesses primeiros sistemas planetários.
Água congelada das pontas
Em geral, existem dois tipos de discos protoplanetários, os chamados compactos e os estendidos. O telescópio espacial JWST acaba de revelar os processos de transporte de água e voláteis dentro de discos protoplanetários.
Especificamente, o artigo agora publicado apresenta espectros JWST-MIRI de quatro discos protoplanetários selecionados, dois de cada tipo, para testar se o vapor de água dentro da linha de gelo é regulado pela deriva de materiais sólidos formados no seu interior.
Nesses álbuns eles são muito dinâmicos. Pequenas rochas sólidas são, na verdade, amálgamas de pequenos minerais micrométricos, gelo e matéria orgânica que colidem entre si. Eles formam agregados porosos que podem facilmente incorporar gelo.
Em regiões frias Do lado de fora do disco, a água tende a condensar e formar camadas de gelo sobre essas pequenas rochas. A presença desses mantos congelados faz com que as partículas consigam se difundir melhor em um meio com alto vapor d’água, como ocorre dentro dos discos compactos, ao contrário daqueles discos em que esse vapor é escasso.
Água na Terra desde muito cedo
Isto é fundamental porque a Terra se formou perto do Sol em um ambiente quente e, portanto, com relativa escassez de água. No entanto, este mecanismo deve ter funcionado o tempo suficiente para hidratar a região formativa do nosso planeta e garantir que a Terra tivesse água desde cedo.
A razão destas diferenças nos discos protoplanetários é explicada de uma forma elegante e simples: o caminhos caprichosos da água a bordo dos materiais que compõem esses discos.
Os espectros da água decifram seus segredos
O enorme poder de resolução do espectrômetro de infravermelho médio (MIRI) permite a obtenção de espectros de água muito detalhados. Isto revelou um excesso de emissão nas linhas espectrais dos materiais que compõem os discos compactos em comparação com os discos estendidos. Este excesso de emissão mostra que existe uma componente fria que se estende a uma distância destas estrelas, entre uma e dez vezes aquela que separa a Terra do Sol no nosso sistema planetário.
A emissão de água fria se deve à sublimação do gelo e à difusão desse vapor pelo disco. Isto implica que estes agregados rochosos e cobertos de gelo se movem de forma mais eficiente em direção às regiões próximas da estrela se houver vapor de água suficiente, algo que ocorre em discos compactos.
As pedras minúsculas desempenham um papel fundamental: são responsáveis por transportar grandes quantidades de água e outros voláteis para as regiões internas do disco onde o embriões dos planetas rochosos.
À medida que decaio em direção à estrela, Esses materiais tendem a se acumular e criar os anéis toroidais e espaços vazios típicos de discos protoplanetários estendidos. A formação inicial de planetas gasosos gigantes, como o próprio Júpiter, pode desempenhar um papel fundamental ao atuar como barreira para a passagem desses materiais para regiões mais internas.
Quem diria que, graças a esses caminhos caprichosos e intrincados percorridos pela água a bordo de pequenas rochas, hoje a Terra teria o elemento líquidocapaz de transformá-lo em um mundo oceânico e um oásis de vida.
Josep M. Trigo Rodríguez, Investigador Principal do Grupo de Meteoritos, Corpos Menores e Ciências Planetárias, Instituto de Ciências Espaciais (ICE – CSIC).
Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o original.
