p A água é crucial para a vida, mas como você faz água? Cozinhar um pouco de H2O exige mais do que misturar hidrogênio e oxigênio. Requer as condições especiais encontradas nas profundezas das nuvens moleculares frias, onde a poeira protege contra a luz ultravioleta destrutiva e auxilia nas reações químicas. O Telescópio Espacial James Webb da NASA examinará esses reservatórios cósmicos para obter novos insights sobre a origem e evolução da água e outros blocos de construção importantes para planetas habitáveis. p Uma nuvem molecular é uma nuvem de poeira interestelar, gás, e uma variedade de moléculas que variam de hidrogênio molecular (H2) a complexo, orgânicos contendo carbono. Nuvens moleculares retêm a maior parte da água do universo, e servem como berçários para estrelas recém-nascidas e seus planetas.

p Dentro dessas nuvens, nas superfícies de pequenos grãos de poeira, átomos de hidrogênio se ligam ao oxigênio para formar água. O carbono se junta ao hidrogênio para formar o metano. O nitrogênio se liga ao hidrogênio para criar amônia. Todas essas moléculas aderem à superfície de partículas de poeira, acumulando camadas de gelo ao longo de milhões de anos. O resultado é uma vasta coleção de "flocos de neve" que são varridos por planetas infantis, entregando materiais necessários para a vida como a conhecemos. "Se pudermos entender a complexidade química desses gelos na nuvem molecular, e como eles evoluem durante a formação de uma estrela e seus planetas, então podemos avaliar se os blocos de construção da vida devem existir em cada sistema estelar, "disse Melissa McClure da Universiteit van Amsterdam, o investigador principal em um projeto de pesquisa para investigar gelos cósmicos.

p Para entender esses processos, um dos projetos de Ciência Discricionária de Liberação Antecipada do Diretor de Webb examinará uma região de formação de estrelas próxima para determinar quais gelos estão presentes e onde. "Planejamos usar uma variedade de modos e recursos de instrumentos de Webb, não apenas para investigar esta região, mas também para aprender a melhor forma de estudar os gelos cósmicos com Webb, "disse Klaus Pontoppidan do Space Telescope Science Institute (STScI), um investigador do projeto de McClure. Este projeto aproveitará as vantagens dos espectrógrafos de alta resolução de Webb para obter as observações mais sensíveis e precisas em comprimentos de onda que medem especificamente gelos. Espectrógrafos de Webb, NIRSpec e MIRI, fornecerá até cinco vezes mais precisão do que qualquer telescópio espacial anterior em comprimentos de onda do infravermelho próximo e médio.

p Estrelas infantis e berços de cometas

p O time, liderado por McClure e co-pesquisadores principais Adwin Boogert (Universidade do Havaí) e Harold Linnartz (Universiteit Leiden), planeja atingir o Complexo Chamaeleon, uma região de formação de estrelas visível no céu do sul. Ele está localizado a cerca de 500 anos-luz da Terra e contém várias centenas de protoestrelas, os mais antigos têm cerca de 1 milhão de anos. “Esta região tem um pouco de tudo que procuramos, "disse Pontoppidan.

p A equipe usará os detectores infravermelhos sensíveis de Webb para observar estrelas atrás da nuvem molecular. Como a luz daqueles fracos, estrelas de fundo passam pela nuvem, Os gelos na nuvem absorvem parte da luz. Ao observar muitas estrelas de fundo espalhadas pelo céu, astrônomos podem mapear gelos dentro de toda a extensão da nuvem e localizar onde diferentes gelos se formam. Eles também terão como alvo protoestrelas individuais dentro da própria nuvem para aprender como a luz ultravioleta dessas estrelas nascentes promove a criação de moléculas mais complexas.

p Os astrônomos também irão examinar os locais de nascimento dos planetas, discos giratórios de gás e poeira, conhecidos como discos protoplanetários, que circundam estrelas recém-formadas. Eles serão capazes de medir as quantidades e abundâncias relativas de gelos tão próximos quanto 5 bilhões de milhas da estrela infantil, que é sobre a distância orbital de Plutão em nosso sistema solar.

p "Os cometas foram descritos como bolas de neve empoeiradas. Pelo menos parte da água dos oceanos da Terra provavelmente foi distribuída pelos impactos dos cometas no início da história do nosso sistema solar. Estaremos observando os lugares onde os cometas se formam em torno de outras estrelas, "explicou Pontoppidan.

p Experimentos de laboratório

p Para entender as observações de Webb, os cientistas precisarão realizar experimentos na Terra. Os espectrógrafos de Webb espalharão a luz infravermelha que chega em um espectro de arco-íris. Diferentes moléculas absorvem luz em certos comprimentos de onda, ou cores, resultando em linhas espectrais escuras. Os laboratórios podem medir uma variedade de substâncias para criar um banco de dados de "impressões digitais" moleculares. Quando os astrônomos veem essas impressões digitais em um espectro de Webb, eles podem então identificar a molécula ou família de moléculas que criaram as linhas de absorção.

p "Os estudos de laboratório ajudarão a resolver duas questões-chave. A primeira é quais moléculas estão presentes. Mas tão importante quanto, veremos como os gelos chegaram lá. Como eles se formaram? O que encontramos com Webb nos ajudará a informar nossos modelos e nos permitirá entender os mecanismos de formação de gelo em temperaturas muito baixas, "explicou Karin Öberg, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, um investigador do projeto.

p "Levará anos para explorar completamente os dados que saem do Webb, "Öberg acrescentou.

p O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório espacial infravermelho do mundo na próxima década. Webb ajudará a humanidade a resolver os mistérios do nosso sistema solar, olhe além, para mundos distantes ao redor de outras estrelas, e sondar as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um projeto internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Européia) e CSA (Agência Espacial Canadense).