p Ao desenvolver um novo método para medir as razões isotópicas de água e dióxido de carbono remotamente, os cientistas descobriram que a água nos anéis e satélites de Saturno é inesperadamente como a água da Terra, exceto na lua de Saturno Phoebe, onde a água é mais incomum do que em qualquer outro objeto até agora estudado no Sistema Solar. p Os resultados, encontrado no artigo da Ícaro "Razões Isotópicas dos Anéis e Satélites de Saturno:Implicações para a Origem da Água e da Febe" pelo Cientista Sênior do Instituto de Ciência Planetária Roger N. Clark, também significa que precisamos mudar os modelos de formação do Sistema Solar porque os novos resultados estão em conflito com os modelos existentes. Robert H. Brown (EUA no Arizona), Dale P. Cruikshank (NASA), e Gregg A. Swayze (USGS) são co-autores.

p Os isótopos são diferentes formas de elementos, mas com diferentes números de nêutrons. Adicionar um nêutron adiciona massa ao elemento, e isso pode mudar os processos de como um planeta, cometa, ou a lua é formada. A água é composta por dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio, H2O. Adicionando um nêutron a um átomo de hidrogênio, então chamado de deutério (D), aumenta a massa de uma molécula de água (HDO) em cerca de 5 por cento, e essa pequena mudança resulta em diferenças isotópicas na formação de um planeta, lua, ou cometa, e muda a evaporação da água após a formação. A razão de deutério para hidrogênio (D / H) é uma impressão digital das condições de formação, incluindo temperatura e evolução ao longo do tempo. A evaporação da água enriquece o deutério na superfície remanescente.

p Modelos para a formação do Sistema Solar indicam que o D / H deve ser muito mais alto no Sistema Solar externo mais frio do que no sistema interno mais quente onde a Terra se formou. O deutério é mais abundante nas nuvens moleculares frias. Alguns modelos prevêem que o D / H deve ser 10 vezes maior para o sistema Saturno do que na Terra. Mas as novas medições mostram que este não é o caso dos anéis e satélites de Saturno, exceto a lua de Saturno Phoebe.

p A descoberta de uma relação isotópica incomum de deutério para hidrogênio (D / H) para a lua de Saturno Phoebe significa que ela foi formada e vem de uma parte distante do Sistema Solar, Disse Clark. "A razão D / H de Phoebe é o maior valor já medido no Sistema Solar, implicando uma origem no frio Sistema Solar exterior muito além de Saturno. "

p A equipe também mediu a proporção de carbono-13 para carbono-12 (13C / 12C) na lua de Saturno, Jápeto e Febe. Iapetus, que também tem D / H semelhante ao da Terra, também tem 13C / 12C próximo aos valores da Terra, mas Phoebe é quase cinco vezes mais alta no isótopo de carbono. A presença de dióxido de carbono limita a quantidade de Phoebe que poderia ter evaporado para o espaço após a formação, deixando a única possibilidade de que Phoebe se formou nas regiões muito frias do Sistema Solar, muito mais longe do que Saturno, e foi posteriormente perturbado em uma órbita onde foi capturado por Saturno. Não se sabe exatamente até onde Phoebe se originou. Atualmente não há medições de D / H ou 13C / 12C para as superfícies geladas de Plutão ou objetos do Cinturão de Kuiper além de Plutão, mas esta nova metodologia nos permitirá fazer tais medições dos gelos superficiais.

p As medições foram feitas na espaçonave Cassini da NASA usando o Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) ao longo da missão. Uma calibração aprimorada do instrumento, concluído no início de 2018, possibilitou a precisão necessária para essas medições da luz refletida dos anéis e satélites. O novo método de medição de razões isotópicas em sólidos como gelo de água e gelo de dióxido de carbono usando espectroscopia de refletância remotamente permitirá medições de razões isotópicas para outros objetos em todo o Sistema Solar, colocando mais restrições nos modelos de formação do Sistema Solar.

p Os valores D / H do sistema Saturno próximos aos valores da Terra implicam em uma fonte de água semelhante para o Sistema Solar interno e externo, e novos modelos precisam ser desenvolvidos onde a mudança do Sistema Solar interno para o externo é menor.

p A missão Europa Clipper da NASA poderia ser usada para medir as razões isotópicas nos satélites gelados da Galiléia ao redor de Júpiter, e Clark é um co-investigador na missão e espera fazer tais medições.