Com ajuda do Telescópio Espacial James Webb, a 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 espaçonave alienígena —, mas era simplesmente o terceiro objeto interestelar confirmado, depois de 1I/‘Oumuamua e 2I/Borisov.

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

O Atacama Compact Array, integrado ao ALMA, complementou as medições usando linhas de monóxido de carbono e cianeto de hidrogênio. Esses dados possibilitaram estimar a velocidade de expansão da coma e refinar os modelos usados para calcular as taxas de produção molecular.

A descoberta fundamental foi uma assinatura isotópica extraordinária — composta principalmente de 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 que o Sistema Solar.

A água pesada revela uma origem extremamente fria

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

Essa 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. Em nosso sistema, apenas a atmosfera de Vênus apresenta uma razão mais elevada, devido à sua prolongada evolução atmosférica.

Esse enriquecimento indica que uma parcela significativa do gelo se formou a temperaturas inferiores a 30 Kelvin — o que equivale a aproximadamente −243 graus Celsius. Nessas 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 esse processo. Além disso, a composição do 3I/ATLAS sugere que sua água passou por pouco reprocessamento térmico no interior do disco planetário, onde acabou se acumulando 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 variando de 141 a 191 e de 123 a 172, respectivamente. Esses 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 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 bilhões de anos atrás. Essa estimativa depende de 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 se formar, sobreviver e acabar incorporado a um 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, esses 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 de suas emissões confirma que a atividade cometária se altera à medida que diferentes reservatórios internos de gelo são expostos ao aquecimento solar direto.

Sua importância não está na busca por vida, mas na reconstrução de temperaturas, níveis de radiação, metalicidade e evolução estelar por meio 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 visitação permitirão determinar se essa composição química é excepcional ou se representa uma população de pequenos planetesimais até então não identificada.