Com a ajuda do Telescópio Espacial James Webb, NASA descobre a origem do cometa 3I/ATLAS

O cometa 3I/ATLAS chegou ao Sistema Solar com uma composição diferente da de qualquer corpo local já estudado — levando muitos a especular que se tratava de uma nave espacial alienígena —, mas era simplesmente o terceiro objeto interestelar confirmado, depois de 1I/‘Oumuamua e 2I/Borisov.

Os seus gelos preservam propriedades que revelam o sistema planetário de origem do objeto; tais características puderam ser estudadas graças à sua elevada taxa de produção de gás ao atingir o periélio. O seu estudo foi um evento notável, especialmente para um visitante com trajetória hiperbólica que regressou ao espaço interestelar.

O Atacama Compact Array, integrado no ALMA, complementou as medições utilizando linhas de monóxido de carbono e cianeto de hidrogénio. Estes dados possibilitaram estimar a velocidade de expansão da coma e refinar os modelos utilizados para calcular as taxas de produção molecular.

A descoberta fundamental foi uma assinatura isotópica extraordinária — composta principalmente por água altamente enriquecida em deutério e carbono notavelmente empobrecido em carbono-13 — fornecendo duas pistas independentes que apontam para uma origem remota, extremamente fria e possivelmente muito mais antiga do que o Sistema Solar.

A água pesada revela uma origem extremamente fria

O Webb detetou HDO, uma molécula de água na qual um dos átomos de hidrogénio é substituído por deutério. Ao comparar o HDO com o H₂O, a equipa obteve uma razão deutério-hidrogénio de 0,98 ± 0,06% na água cometária observada com o NIRSpec.

Esta proporção é aproximadamente 34 vezes maior do que a média medida em cometas do Sistema Solar e quase 10 vezes o valor médio observado em protoestrelas. No nosso sistema, apenas a atmosfera de Vénus apresenta uma razão mais elevada, devido à sua prolongada evolução atmosférica.

Este enriquecimento indica que uma parcela significativa do gelo se formou a temperaturas inferiores a 30 Kelvin — o que equivale a aproximadamente −243 graus Celsius. Nestas condições, as reações favorecem a incorporação de deutério à água antes da formação de pequenos corpos planetesimais.

Modelos também mostram que a radiação intensa e a ionização por raios cósmicos acima do habitual podem acelerar este processo. Além disso, a composição do 3I/ATLAS sugere que a sua água passou por pouco reprocessamento térmico no interior do disco planetário, onde acabou por se acumular como gelo primitivo.

O carbono originou-se na Via Láctea primitiva

Medições de dióxido de carbono e monóxido de carbono revelaram razões carbono-12/carbono-13 a variar de 141 a 191 e de 123 a 172, respetivamente. Estes valores são significativamente mais elevados do que os encontrados no Sol, na Terra e em cometas conhecidos, que tipicamente se concentram em torno de uma razão próxima a 90.

O carbono-13 acumula-se progressivamente no meio interestelar à medida que gerações sucessivas de estrelas processam a matéria e a devolvem ao espaço. Consequentemente, uma razão elevada de carbono-12 pode indicar que o material se originou antes de a galáxia atingir o seu nível atual de enriquecimento químico.

Ao comparar as medições com modelos de evolução química galáctica, os autores propõem que o 3I/ATLAS pode ter-se formado entre 11 e 12 mil milhões de anos atrás. Esta estimativa depende da sua região de origem, do histórico estelar local e da abundância de isótopos na galáxia.

Mesmo assim, deve ter preservado regiões densas, frias e protegidas onde o gelo poderia formar-se, sobreviver e acabar incorporado num pequeno corpo planetário.

Uma cápsula química para a arqueologia galáctica

Objetos interestelares podem servir como amostras diretas de outros sistemas planetários. Ao contrário da luz proveniente de uma estrela ou disco distante, estes corpos transportam material sólido e gelado que pode ser analisado à medida que passam temporariamente pela nossa vizinhança cósmica.

O objeto também apresentou uma coma dominada por monóxido de carbono após o periélio, com abundâncias de CO e CO₂ superiores à da água. A evolução das suas emissões confirma que a atividade cometária se altera à medida que diferentes reservatórios internos de gelo são expostos ao aquecimento solar direto.

A sua importância não está na procura por vida, mas na reconstrução de temperaturas, níveis de radiação, metalicidade e evolução estelar através de isótopos — uma combinação que oferece uma maneira independente de estudar a história remota da Via Láctea.

Embora a idade estimada permaneça incerta, a combinação de deutério e carbono distingue claramente o 3I/ATLAS dos cometas do Sistema Solar. Futuras missões de visita permitirão determinar se esta composição química é excecional ou se representa uma população de pequenos planetesimais até então não identificada.