Viagem da água de nuvens interestelares para mundos habitáveis. Do canto superior esquerdo ao canto inferior direito: água em uma nuvem interestelar fria, perto de uma estrela jovem, formando uma estrela com fluxo, em um disco protoplanetário, em um cometa e nos oceanos de um exoplaneta. Os primeiros três estágios mostram o espectro de vapor d'água medido pelo instrumento HIFI no observatório espacial Herschel. Os sinais da nuvem interestelar fria e do disco protoplanetário foram exagerados nesta imagem por um fator de 100 em comparação com os da jovem, formando estrela no centro. Crédito: ESA / ALMA / NASA / LE Kristensen

O astrônomo holandês Ewine van Dishoeck (Universidade de Leiden, Holanda), junto com uma equipe internacional de colegas, escreveu uma visão geral de tudo o que sabemos sobre a água nas nuvens interestelares graças ao observatório espacial Herschel. O artigo, publicado na revista Astronomy & Astrophysics, resume o conhecimento existente e fornece novas informações sobre a origem da água em mundos novos potencialmente habitáveis. Espera-se que o artigo sirva de referência para os próximos vinte anos.

Como e onde a água é formada no espaço interestelar e como ela acaba em um planeta como a Terra não era bem compreendido há 10 anos. Uma razão para isso é que as observações feitas com telescópios terrestres são afetadas pelo vapor d'água em nossa própria atmosfera. Em 2009, a ESA lançou o telescópio espacial de infravermelho distante Herschel. Um dos principais objetivos de Herschel era pesquisar a água no espaço. O Herschel esteve em serviço até 2013. De particular importância foi o instrumento HIFI construído sob a liderança holandesa, também conhecido como o 'caçador de moléculas’. Nos últimos anos, dezenas de artigos científicos foram publicados com base nos dados de água do Herschel. Agora, esses resultados foram combinados e expandidos com novos insights.

O novo estudo descreve a jornada da água ao longo do processo de formação estelar, incluindo os estágios intermediários que, até agora, haviam recebido menos atenção. O artigo mostra que a maior parte da água é formada como gelo em minúsculas partículas de poeira em nuvens interestelares frias e tênues. Quando uma nuvem colapsa em novas estrelas e planetas, esta água é amplamente preservada e rapidamente ancorada em partículas de poeira do tamanho de seixos. No disco giratório em torno da jovem estrela, esses seixos formam os blocos de construção para novos planetas.

Além disso, os pesquisadores calcularam que a maioria dos novos sistemas solares nasce com água suficiente para encher vários milhares de oceanos. Ewine van Dishoeck: "É fascinante perceber que quando você bebe um copo de água, a maioria dessas moléculas foram feitas há mais de 4,5 bilhões de anos na nuvem a partir da qual nosso Sol e os planetas se formaram."

Muitos dos resultados anteriores do Herschel focaram no vapor de água quente que é visto de forma proeminente e copiosamente produzido perto de estrelas em formação. Mas essa água quente é perdida no espaço pelos poderosos fluxos da jovem estrela. Ao escrever a revisão, os pesquisadores ganharam mais e mais insights sobre a química do vapor de água fria e do gelo. Por exemplo, eles foram capazes de mostrar que o gelo interestelar cresce em partículas de poeira, camada por camada. Eles basearam esta conclusão nos sinais fracos de água pesada (HDO e D₂O em vez de H₂O).

No futuro, os pesquisadores esperam poder estudar mais água no universo, principalmente na formação de sistemas planetários. No entanto, isso pode demorar um pouco. O próximo telescópio espacial comparável ao Herschel está planejado para ser lançado não antes de 2040. Ewine van Dishoeck: "Havia uma chance de que um 'telescópio aquático' fosse ao espaço por volta de 2030, mas o projeto foi cancelado. É uma pena, mas foi um motivo extra para a nossa equipe escrever a visão geral da água. Dessa forma, temos uma memória coletiva para quando uma nova missão surgirá."

Além disso, no final de 2021, o telescópio espacial James Webb será lançado. Ele conterá o instrumento MIRI, construído em parceria entre a Europa e os Estados Unidos, que poderá revelar uma parte do roteiro da água que permaneceu fora de alcance até agora. O MIRI será capaz de detectar o vapor de água quente nas zonas mais internas dos discos de poeira. Co-autor Michiel Hogerheijde (Leiden University e University of Amsterdam): "Herschel já mostrou que os discos formadores de planetas são ricos em gelo de água. Com MIRI podemos agora seguir essa trilha nas regiões onde planetas semelhantes à Terra são formados."

Os telescópios ALMA no Chile podem observar vapor d'água no espaço desde o solo. Isso inclui água em galáxias distantes, onde as linhas de água se afastaram da atmosfera da Terra. O coautor Lars Kristensen (Universidade de Copenhagen, Dinamarca) acrescenta: "Graças ao legado de Herschel, podemos interpretar esses dados do ALMA muito melhor."

"Água nas regiões de formação de estrelas: Física e química das nuvens aos discos conforme sondado pela espectroscopia Herschel" foi aceito para publicação na Astronomy & Astrophysics.

Mais informações: Water in star-forming regions: Physics and chemistry from clouds to disks as probed by Herschel spectroscopy. By Ewine F. van Dishoeck et al. Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics, 2021. www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202039084
Free preprint: arXiv:2102.02225v1 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2102.02225

Fonte: Phys