NASA encontra indícios de nitrogênio líquido sob áreas geladas de Plutão

Uma nova análise de imagens captadas pela sonda New Horizons, da NASA, encontrou indícios de que nitrogênio líquido pode ter chegado à superfície de Plutão em um passado geologicamente recente. A descoberta sugere que processos subterrâneos podem ter alterado a aparência da Sputnik Planitia, uma imensa geleira que ocupa mais de 1 milhão de quilômetros quadrados do planeta-anão.

Publicado na revista científica The Planetary Science Journal, o estudo investiga manchas escuras identificadas nas regiões norte e leste da geleira. Segundo os pesquisadores, essas estruturas podem ter se formado quando nitrogênio líquido produzido abaixo da camada de gelo encontrou caminhos até a superfície, espalhou-se pelo terreno e congelou novamente.

A hipótese foi desenvolvida a partir de observações realizadas pela New Horizons durante sua passagem por Plutão, em 2015. Os cientistas ressaltam, porém, que não houve uma detecção direta de nitrogênio líquido. A possibilidade é sustentada pela aparência das formações e por modelos que simulam as condições físicas no interior da geleira.

Planície Sputnik do norte e leste, mostrando células de convecção, estruturas estreitas escuras e faixas escuras difusas / Imagem: Nasa

Manchas escuras podem revelar atividade sob o gelo de Plutão

A Sputnik Planitia é uma das regiões mais conhecidas de Plutão. Sua superfície, composta principalmente por gelo de nitrogênio, apresenta grandes estruturas semelhantes a células, formadas pelo movimento lento do material congelado.

Essas células geralmente medem entre 20 e 35 quilômetros de largura. Seus centros ficam aproximadamente 100 metros acima das depressões que separam uma estrutura da outra.

Nas imagens da New Horizons, os pesquisadores identificaram formações escuras que se estendem por dezenas de quilômetros, muitas vezes acompanhando os limites dessas células. Algumas apresentam contornos bem definidos, cercados por áreas mais amplas e difusas.

Sputnik Planitia / Imagem: Nasa

A equipe investigou se mudanças no tamanho dos grãos de gelo, a presença de impurezas ou a sublimação — processo em que o gelo passa diretamente para o estado gasoso — poderiam explicar as marcas.

Embora esses fenômenos possam escurecer a superfície, os cientistas consideram que eles tenderiam a produzir padrões mais difusos do que algumas das estruturas observadas.

Uma possibilidade alternativa envolve o escoamento de líquido.

Para investigar essa hipótese, os pesquisadores compararam as imagens de Plutão com registros da camada de gelo da Groenlândia feitos pelo satélite Landsat 9. Na Terra, a água do degelo pode formar canais e poças que alteram a aparência da neve e do gelo, criando regiões escuras com limites relativamente definidos.

A comparação não significa que os dois mundos apresentem condições semelhantes. Em Plutão, o material envolvido seria nitrogênio, e não água. A ideia é que o líquido possa produzir efeitos visuais comparáveis ao molhar o gelo, modificar sua textura ou transportar materiais mais escuros.

A idade da superfície também ajuda a delimitar quando essas estruturas podem ter surgido.

Segundo Kelsi Singer, coautora do estudo, a superfície da Sputnik Planitia provavelmente tem menos de 1 milhão de anos, com base em modelos de renovação do gelo. Como não foram identificadas crateras de impacto na geleira nas imagens da New Horizons, os pesquisadores consideram que seu terreno é geologicamente jovem e passa por renovação contínua. Isso significa que as manchas investigadas também devem ter se formado dentro desse intervalo.

Como o nitrogênio líquido poderia chegar à superfície?

Para que a hipótese funcione, o nitrogênio precisa encontrar condições adequadas de pressão e temperatura abaixo da geleira. Depois, o líquido teria de subir por fraturas no gelo e alcançar a superfície antes de congelar.

Os cálculos apresentados no estudo indicam que a pressão necessária para manter o nitrogênio líquido pode existir a partir de aproximadamente 20 metros de profundidade.

O calor proveniente do interior de Plutão também poderia contribuir para o derretimento do gelo. Dependendo da intensidade desse fluxo de calor, os modelos apontam que o nitrogênio poderia atingir sua temperatura de fusão entre 300 metros e 1,4 quilômetro abaixo da superfície.

Os cientistas avaliaram diferentes mecanismos capazes de produzir esse derretimento. O aquecimento provocado pelo próprio movimento da geleira, por exemplo, foi considerado insuficiente.

Outra possibilidade envolve nitrogênio preso em pequenos espaços nas rochas de gelo de água que formam a base da Sputnik Planitia. Mudanças de pressão causadas por fraturas ou pela remoção de parte do gelo sobreposto poderiam permitir que esse material derretesse.

A equipe também investigou um cenário em que a redução da espessura da geleira interromperia a convecção do gelo sólido. Sem esse movimento, o calor poderia se acumular em profundidade e favorecer a formação de líquido.

Nos cenários simulados, a produção contínua de nitrogênio líquido poderia variar de aproximadamente 0,0001 a quase 1 metro cúbico por segundo.

Essa quantidade, entretanto, não seria necessariamente suficiente para explicar os escoamentos de grandes dimensões sugeridos pelas manchas.

Os modelos indicam que eventos maiores provavelmente dependeriam do acúmulo de líquido abaixo da superfície, seguido por liberações sob pressão que poderiam durar horas ou dias.

Em uma simulação com inclinação de 1 grau, uma mistura de nitrogênio com a maior viscosidade considerada no estudo precisaria de uma vazão de aproximadamente 7 metros cúbicos por segundo para percorrer pelo menos um quilômetro antes de congelar.

O nitrogênio líquido é menos denso que o nitrogênio sólido, característica que favoreceria sua subida por rachaduras e canais no interior da geleira. Segundo os pesquisadores, fraturas verticais suficientemente largas poderiam permitir essa movimentação sem que o líquido congelasse completamente durante o trajeto.

Apesar dos resultados, a existência de nitrogênio líquido sob a Sputnik Planitia continua sendo uma hipótese. Mais da metade de Plutão ainda não foi mapeada em alta resolução, o que limita a compreensão de seus processos geológicos.

As imagens obtidas pela New Horizons, portanto, oferecem indícios compatíveis com a movimentação de nitrogênio líquido do interior da geleira até sua superfície, mas ainda não permitem confirmar que esse processo realmente ocorreu.