O ENXOFRE QUE FALTA NO ESPAÇO PODE ESTAR GRUDADO NA POEIRA

Conte o enxofre do universo e você encontra cerca de 1,2 átomo para cada 100.000 átomos de hidrogênio. No entanto, nas nuvens moleculares, os berçários frios e densos de estrelas, as moléculas contendo enxofre que os telescópios detectam somam menos de 5% desse total. Esse enigma antigo é chamado de problema do “enxofre desaparecido”.

A maioria dos astroquímicos suspeita que o resto esteja preso em forma sólida nos grãos de poeira. Entre os candidatos estão sulfetos de ferro e de magnésio — encontrados em meteoritos e em amostras trazidas dos asteroides Ryugu e Bennu —, sais ou formas de enxofre puro como o S₈, quase impossíveis de ver de longe. A via clássica dos livros, o enxofre se transformando em sulfeto de hidrogênio nos grãos, esbarra nas observações: o sulfeto de hidrogênio sólido é escasso. Cálculos previam que os átomos de enxofre deveriam se ligar fortemente à poeira de silicato. Ninguém tinha verificado isso em laboratório, com quantidades realistas, ínfimas.

Observando átomos isolados sobre poeira fria

Ni-En Sie e colegas da Universidade de Hokkaido, com parceiros da Universidade de Hiroshima, do CSIC em Madri e do RIKEN, trabalharam numa câmara de ultra-alto vácuo com uma superfície resfriada a 10 kelvin. A superfície era recoberta por uma película de 500 nanômetros de silicato de magnésio amorfo, que faz as vezes de poeira interestelar, às vezes coberta por uma camada de gelo de água.

Eles depositaram uma quantidade ínfima de sulfeto de hidrogênio — um quarto de por cento de uma única camada molecular — e a quebraram com um laser ultravioleta para deixar átomos de enxofre livres. Entrou então a ferramenta-chave: um pulso de laser arranca suavemente átomos da superfície, e um segundo ioniza apenas o enxofre, de modo que a equipe consegue contar diretamente os átomos de enxofre na superfície, tal como estão. Experimentos anteriores não conseguiam fazer isso.

Átomos que se recusam a sair

Cada amostra foi aquecida até 180 kelvin, ponto em que todo o gelo de água já evaporou, e os átomos restantes foram contados.

• Sobre o silicato nu, metade dos átomos de enxofre permaneceu (razão de 0,50 ± 0,13). O sinal deles depois se manteve constante ao longo de aquecimentos repetidos até a temperatura ambiente: o enxofre está quimicamente ligado ao silicato, e não apenas pousado nele.
• Alguns átomos se uniram em moléculas de S₂ à medida que a superfície esquentava — a primeira evidência experimental de que aglomerados de enxofre se formam sobre silicato mesmo a partir de um punhado de átomos.
• O enxofre quase não evapora sozinho; o que se perde sai principalmente junto com a água quando o gelo sublima.
• Átomos depositados sobre o gelo sumiram do sinal da superfície a 150 kelvin e reapareceram a 160 kelvin, quando a água saiu: eles tinham cavado através do gelo e se agarrado ao silicato embaixo.

Esquerda: átomos de enxofre sobre silicato coberto de gelo desaparecem do sinal da superfície perto de 150 K e voltam a 160 K, quando o gelo sai. Direita: gases liberados ao aquecer uma amostra irradiada com UV. — Figura 6, Sie et al. (2026), arXiv:2609.37663.

Cálculos de química quântica dão uma energia de ligação de cerca de 9.700 kelvin para um átomo de enxofre num sítio de magnésio de um grão de silicato, e sugerem que transformar esse enxofre em sulfeto de hidrogênio sobre o grão é desfavorável.

Um reservatório oculto, e um teste

A equipe então inseriu esses resultados num modelo de uma nuvem rarefeita se transformando numa nuvem densa. Os íons de enxofre são neutralizados e aderem aos grãos em algumas centenas de anos. Antes que o gelo cubra os grãos, 10 a 20% de todo o enxofre acaba quimicamente ligado a eles — duas a quatro vezes mais enxofre preso aos grãos do que se contabilizava antes. Uma vez ligado, ele permanece invisível mesmo depois que o gelo some.

O modelo supõe que todos os grãos são de silicato, e seus números dependem de propriedades de superfície mal conhecidas. Mas ele faz uma previsão testável: onde ondas de choque aquecem a poeira com força suficiente, esse enxofre oculto deveria ser liberado — algo que os autores propõem procurar com o Telescópio Espacial James Webb.