Imagem da NavCam aprimorada de quadro único tirada em 27 de março de 2016, quando Rosetta estava a 329 km do núcleo do Cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. A escala é de 28 m / pixel e a imagem mede 28,7 km de diâmetro. Crédito:ESA / Rosetta / NavCam - CC BY-SA IGO 3.0
Sentindo estressado? Você não está sozinho. A missão Rosetta da ESA revelou que o estresse geológico decorrente da forma do cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko foi um processo chave na escultura da superfície e do interior do cometa após sua formação.
Pequena, Cometas gelados com dois lóbulos distintos parecem ser comuns no sistema solar, com um modo de formação possível, uma colisão lenta de dois objetos primordiais nos primeiros estágios de formação, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. Um novo estudo usando dados coletados pela Rosetta durante seus dois anos no Cometa 67P / C-G iluminou os mecanismos que contribuíram para moldar o cometa ao longo dos bilhões de anos seguintes.
Os pesquisadores usaram modelagem de estresse e análises tridimensionais de imagens obtidas pela câmera OSIRIS de alta resolução da Rosetta para sondar a superfície e o interior do cometa.
“Encontramos redes de falhas e fraturas penetrando 500 metros no subsolo, e estendendo-se por centenas de metros, "diz o autor principal Christophe Matonti, da Aix-Marseille University, França.
"Essas características geológicas foram criadas por tensão de cisalhamento, uma força mecânica frequentemente vista em jogo em terremotos ou geleiras na Terra e outros planetas terrestres, quando dois corpos ou blocos se empurram e se movem um ao longo do outro em direções diferentes. Isso é extremamente emocionante:revela muito sobre a forma do cometa, estrutura interna, e como mudou e evoluiu ao longo do tempo. "
Essas imagens mostram como o cometa de lóbulo duplo de Rosetta, 67P / Churyumov-Gerasimenko, foi afetado por um processo geológico conhecido como tensão de cisalhamento mecânico. A forma do cometa é mostrada nos dois diagramas à esquerda das perspectivas superior e lateral, enquanto os quatro quadros à direita ampliam a parte marcada pela caixa preta sobreposta (o ‘pescoço’ do cometa). A seta vermelha aponta para o mesmo local em ambas as imagens, visto de uma perspectiva diferente. Os dois quadros centrais mostram esta parte do pescoço, conforme fotografado pela câmera OSIRIS de Rosetta, e usado em um novo estudo que explora como a forma do cometa evoluiu ao longo do tempo. Os dois quadros à direita destacam diferentes recursos do cometa usando essas imagens como tela de fundo. Linhas vermelhas traçam padrões de fratura e falha formados por tensão de cisalhamento, uma força mecânica frequentemente vista em jogo em terremotos ou geleiras na Terra e outros planetas terrestres. Isso ocorre quando dois corpos ou blocos se empurram e se movem um ao longo do outro em direções diferentes, e acredita-se que tenha sido induzido aqui pela rotação e forma irregular do cometa. Marcas verdes indicam camadas com terraço. Crédito:ESA / Rosetta / MPS para Equipe OSIRIS MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA; C. Matonti et al. (2019)
O modelo desenvolvido pelos pesquisadores descobriu que a tensão de cisalhamento atingiu o pico no centro do 'pescoço' do cometa, a parte mais fina do cometa conectando os dois lóbulos.
"É como se o material em cada hemisfério estivesse se separando e se separando, contorcer a parte do meio - o pescoço - e afiná-la por meio da erosão mecânica resultante, "explica o co-autor Olivier Groussin, também da Universidade Aix-Marseille, França.
"Acreditamos que esse efeito surgiu originalmente por causa da rotação do cometa combinada com sua forma assimétrica inicial. Um torque formado onde o pescoço e a 'cabeça' se encontram conforme esses elementos salientes giram em torno do centro de gravidade do cometa."
As observações sugerem que a tensão de cisalhamento agiu globalmente sobre o cometa e, crucialmente, em torno de seu pescoço. O fato de que as fraturas podem se propagar tão profundamente em 67P / C-G também confirma que o material que compõe o interior do cometa é frágil, algo que antes não estava claro.
"Nenhuma de nossas observações pode ser explicada por processos térmicos, "acrescenta o co-autor Nick Attree, da University of Stirling, REINO UNIDO. "Eles só fazem sentido quando consideramos uma tensão de cisalhamento agindo sobre todo o cometa e especialmente em torno de seu pescoço, deformando e danificando e fraturando ao longo de bilhões de anos. "
Este diagrama ilustra a evolução do cometa de lóbulo duplo de Rosetta, 67P / Churyumov-Gerasimenko, nos últimos 4,5 bilhões de anos. Crédito:C. Matonti et al (2019)
Sublimação, o processo de gelos se transformando em vapor e resultando na poeira do cometa sendo arrastada para o espaço, é outro processo bem conhecido que pode influenciar o aparecimento de um cometa ao longo do tempo. Em particular, quando um cometa passa perto do Sol, it warms up and loses its ices more rapidly – perhaps best visualised in some of the dramatic outbursts captured by Rosetta during its time at Comet 67P/C–G.
The new results shed light on how dual-lobe comets have evolved over time.
Comets are thought to have formed in the earliest days of the solar system, and are stored in vast clouds at its outer edges before beginning their journey inwards. It would have been during this initial 'building' phase of the solar system that 67P/C-G got its initial shape.
The new study indicates that, even at large distances from the Sun, shear stress would then act over a timescale of billions of years following formation, while sublimation erosion takes over on shorter million-year timescales to continue shaping the comet's structure – especially in the neck region that was already weakened by shear stress.
Excitingly, NASA's New Horizons probe recently returned images from its flyby of Ultima Thule, a trans-Neptunian object located in the Kuiper belt, a reservoir of comets and other minor bodies at the outskirts of the solar system.
First impressions of the Kuiper Belt object Ultima Thule (left) revealed a surprisingly familiar appearance to the comet that ESA's Rosetta spacecraft explored for more than two years (right). Credit:Left:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute; right:ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0
The data revealed that this object also has a dual-lobed shape, even though somewhat flattened with respect to Rosetta's comet.
"The similarities in shape are promising, but the same stress structures don't seem to be apparent in Ultima Thule, " comments Christophe.
As more detailed images are returned and analysed, time will tell if it has experienced a similar history to 67P/C-G or not.
"Comets are crucial tools for learning more about the formation and evolution of the solar system, " says Matt Taylor, ESA's Rosetta Project Scientist.
"We've only explored a handful of comets with spacecraft, and 67P is by far the one we've seen in most detail. Rosetta is revealing so much about these mysterious icy visitors and with the latest result we can study the outer edges and earliest days of the solar system in a way we've never been able to do before."
