A pista para investigar a água de uma das regiões mais distantes do Sistema Solar apareceu na atmosfera da Terra. Em 12 partículas microscópicas recolhidas por aviões da NASA, pesquisadores encontraram minerais que haviam reagido com água muito antes de chegar aqui. A composição desses grãos aponta para uma origem além de Netuno, onde corpos gelados podem ter preservado uma variedade de água que quase não deixou vestígios nos meteoritos conhecidos.
Como a poeira entregou sua origem
Na descrição do cinturão de Kuiper feita pela NASA, a região começa perto da órbita de Netuno e abriga corpos que preservam materiais dos primórdios do Sistema Solar. Plutão é um dos mais conhecidos. Há também uma população de objetos menores que contêm rocha, poeira e compostos congelados, entre eles água, metano e amônia. A distância torna difícil coletar amostras diretamente desses mundos, mas alguns fragmentos acabam chegando à vizinhança da Terra como poeira interplanetária.
Para investigar de onde vieram os grãos, a equipe liderada por Lindsay Keller, do Centro Espacial Johnson da NASA, examinou marcas deixadas por partículas energéticas do Sol. Essas partículas podem atravessar um mineral e deixar trilhas microscópicas. A alta concentração dessas marcas nas amostras é compatível com uma origem em corpos do cinturão de Kuiper. As trilhas ajudam a situar a origem do material, embora não identifiquem o objeto específico que liberou cada grão.
A água deixou sua composição gravada nos minerais
No estudo publicado na revista Science Advances, os pesquisadores descrevem como usaram microscopia eletrônica e medições químicas para examinar a poeira. Encontraram minerais hidratados, incluindo argilas, cuja formação indica que a rocha reagiu com um fluido contendo água e dióxido de carbono. Segundo a equipe, essas reações ocorreram a baixas temperaturas, provavelmente dentro dos corpos gelados que deram origem às partículas.
A diferença aparece nos isótopos, versões de um mesmo elemento com números diferentes de nêutrons. O oxigênio-16 é a forma mais abundante. O oxigênio-17 e o oxigênio-18 têm, respectivamente, um e dois nêutrons a mais. São isótopos estáveis, e todos podem fazer parte de uma molécula de água. O que muda de uma amostra para outra é a proporção entre eles. No caso desses grãos, os minerais conservavam uma assinatura compatível com gelo enriquecido nos dois isótopos mais pesados.
Os pesquisadores mediram o oxigênio dos minerais e usaram esses dados para estimar a composição da água que reagiu com eles. No limite superior calculado pelo modelo, a razão entre oxigênio-18 e oxigênio-16 poderia ser cerca de 15% maior que a do padrão de água oceânica terrestre. O percentual se refere à proporção entre os dois isótopos e depende de como o modelo reconstrói a reação entre a água e a rocha.
Por que Saturno entra na história
Os cientistas já suspeitavam que os gelos do Sistema Solar externo pudessem concentrar isótopos mais pesados de oxigênio. Encontrar evidências era difícil porque os meteoritos que chegam à Terra raramente guardam sinais tão claros desse material. A poeira recolhida na estratosfera oferece outro caminho. Ela permite comparar a composição de minerais alterados por água em corpos distantes com a de minerais encontrados em meteoritos associados a outras regiões.
Essa diferença química levou a equipe a propor que o material rico em oxigênio pesado se misturou pouco com o da região interna, onde se formaram planetas como a Terra. Uma hipótese envolve Saturno. Simulações citadas pelos autores indicam que, nos primeiros milhões de anos do Sistema Solar, poderia ter se formado uma faixa de maior pressão no disco de gás e poeira além da órbita do planeta. Essa faixa teria dificultado a migração de partículas para mais perto do Sol. Urano e Netuno também podem ter contribuído para esse isolamento.
O que doze partículas ainda deixam em aberto
A amostra ajuda a investigar a composição da água que reagiu com aqueles grãos. Para saber até que ponto essa assinatura se repete pelo cinturão de Kuiper, seria preciso comparar mais partículas e, idealmente, medir o gelo de corpos da região. Uma comparação desse tipo ajudaria a distinguir uma característica comum a muitos desses objetos de uma composição concentrada em alguns deles.
Por enquanto, os grãos já mostram por que vale a pena procurar na atmosfera terrestre pistas sobre lugares tão distantes. Cada partícula reúne dois tipos de evidência. As marcas da radiação dão pistas sobre sua origem, e os minerais registram o que aconteceu quando a rocha entrou em contato com água. Juntas, elas permitem investigar a química de corpos gelados que se formaram a bilhões de quilômetros daqui.
