NASA/Divulgação
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Por que a Nasa lançou uma robô arqueóloga chamada Lucy rumo a Júpiter

Agência aeroespacial americana se prepara para lançar sonda para aglomerados de asteroides no caminho da órbita do maior planeta do Sistema Solar

David W. Brown, New York Times

20 de outubro de 2021 | 10h00

A Nasa lançou no último sábado, 16, uma sonda que partirá em direção a aglomerados de asteroides ao longo do caminho orbital de Júpiter. Eles são conhecidos como enxames de Troia e representam as últimas regiões de asteroides inexploradas do sistema solar. A espaçonave, uma robô arqueóloga do espaço profundo chamada Lucy, tentará responder a questões urgentes sobre as origens do sistema solar, como os planetas migraram para suas órbitas atuais e como a vida pode ter surgido na Terra.

“Nunca fomos tão longe assim para estudar asteroides”, disse Bill Nelson, o administrador da Nasa. “Nessa missão conseguiremos compreender melhor a formação do sistema solar, compreender melhor a nós mesmos e nosso desenvolvimento”.

Depois de uma viagem de seis anos, Lucy voará perto de sete asteroides até 2033, completando trajetos que, em algumas representações gráficas, mais parecem o contorno de uma pista de corrida de Fórmula 1.

A espaçonave estudará a geologia, a composição, a densidade e a estrutura dos asteroides troianos, que são pequenos corpos presos em pontos estáveis ao longo da órbita de Júpiter, fixados em suas próprias órbitas, à frente ou atrás do imenso planeta.

“É sempre interessante ir a algum lugar pela primeira vez”, disse Cathy Olkin, a principal pesquisadora-adjunta da missão Lucy. “Cada vez que fazemos isso, aprendemos mais e mais sobre nosso sistema solar e a região do espaço onde vivemos”.

A humanidade já explorou uma variedade de pequenos corpos rochosos em todo o sistema solar. A missão NEAR pousou em Eros, no cinturão de asteroides interno. A missão Dawn orbitou Ceres e Vesta, os dois maiores mundos do cinturão entre Marte e Júpiter. As missões Hayabusa do Japão e OSIRIS-REX da Nasa realizaram contatos imediatos com asteroides próximos à Terra. E a missão New Horizons visitou Arrokoth, um objeto no distante cinturão de Kuiper do sistema solar.

Mas os troianos nas proximidades de Júpiter ainda precisam ser investigados. Foram descobertos cerca de 10 mil desses objetos. Quando o primeiro foi localizado, há mais de um século, os astrônomos começaram a batizá-los em homenagem aos heróis da Ilíada de Homero. O resultado foi a nomenclatura geral de “troianos”.

O nome da missão “Lucy” é uma referência ao esqueleto australopiteco de 3,2 milhões de anos descoberto em 1974, que revelou segredos da evolução humana. A equipe da Nasa espera que a robô Lucy faça o mesmo com a evolução do sistema solar, e a pré-história é um tema recorrente entre os cientistas da missão.

Tom Statler, o cientista do programa Lucy na Nasa, descreve Lucy como “uma arqueóloga planetária” e a compara ao estudo das pirâmides do Egito.

“Se você quiser entender como as pirâmides foram construídas, você pode ir lá e olhar o lado exterior delas, você pode escalar todas elas”, disse Statler. Fazer isso, no entanto, responderá muito pouco sobre como elas de fato foram construídas.

“Mas, se você conseguir encontrar e escavar o canteiro de obras abandonado próximo às pirâmides, encontrar as ferramentas usadas para construí-las, encontrar os blocos restantes – as coisas que foram quebradas e moldadas, mas não usadas – aí você vai começar a ter uma visão do interior de uma pirâmide e como ela foi parar lá”, disse ele.

“É o que estamos fazendo com os asteroides”, disse ele. “Estamos escavando as sobras do canteiro de obras”.

A missão nasceu da necessidade

Trinta anos atrás, o conceito de formação planetária era muito mais claro do que é hoje. Uma estrela se formara no centro de um disco giratório de material protoplanetário. Gradualmente, o material foi se condensando e se consolidou em oito planetas de órbitas simples (além de Plutão).

No entanto, quando o cientista planetário Hal Levison e outros teóricos tentaram simular a formação do sistema solar, eles se depararam repetidas vezes com um problema: era virtualmente impossível construir Urano e Netuno em suas órbitas atuais. Para dar conta desses mundos, conhecidos como gigantes de gelo, Levison, agora o principal pesquisador da missão Lucy, e três outros pesquisadores desenvolveram o modelo de Nice da evolução do sistema solar (batizado em homenagem à cidade francesa).

O modelo sugere que os planetas gigantes se formaram muito mais perto do Sol do que suas órbitas atuais e que as órbitas cada vez mais excêntricas de Júpiter e Saturno desestabilizaram e reorganizaram o sistema solar. No processo, conforme os planetas gigantes se moviam e Urano e Netuno saltavam para fora, eles espalharam os pequenos corpos do sistema solar. Alguns cometas e asteroides foram lançados para as profundezas do sistema solar externo, e outros foram totalmente ejetados para a Via Láctea.

Uma pequena minoria de asteroides espalhados foi capturada em dois dos pontos de Lagrange permanentes de Júpiter, que são regiões do espaço onde as influências gravitacional e orbital do planeta e do sol estão equilibradas. As regiões conduzem e seguem Júpiter em sua órbita. Esses asteroides são os enxames de Troia.

Hoje, o modelo de Nice oferece a compreensão predominante de como, cerca de 4,6 bilhões de anos atrás, um disco de poeira e gás se transformou em um sistema de planetas girando em torno de um sol. Além disso, as observações de telescópio sobre exoplanetas levaram a uma reavaliação científica mais ampla de como podem se formar os sistemas estelares, incluindo o nosso. Algumas estrelas distantes são orbitadas por planetas gigantes que estão mais perto delas do que Mercúrio está do nosso sol.

Levison passou a acreditar que as ideias da comunidade científica sobre a formação planetária não estavam de acordo com os dados de que dispunha. A melhor maneira de restringir variáveis no modelo de Nice seria levar em consideração as origens dos troianos.

“Uma das coisas mais surpreendentes sobre a população dos troianos é que eles são muito diferentes uns dos outros em termos físicos, mas ocupam uma região muito pequena do espaço”, disse ele. “Essa diversidade naquela pequena região está nos dizendo algo importante sobre a evolução dos primórdios do sistema solar”.

Para entender os segredos guardados nas órbitas dos troianos, Levison precisava persuadir a Nasa a construir uma espaçonave para estudá-los e determinar o que se formou e onde. O resultado é Lucy. Seu projeto foi escolhido em 2014, por meio do Programa de Descobertas da Nasa, no qual cientistas competem por propostas para missões menores.

O estudo das imagens da câmera será uma parte importante dos esforços científicos da equipe de Lucy. A contagem do número de crateras localizadas em cada asteroide revela a idade da superfície de determinado objeto. (Superfícies mais antigas terão sido atingidas por mais impactos e, portanto, mostrarão mais crateras). Os cientistas também analisarão as imagens quanto à distribuição de cor nas superfícies dos asteroides, o que pode ser um indicador do que as rochas são feitas; medições térmicas ajudarão a identificar as composições e estruturas dos asteroides. Os pesquisadores também usarão espectros infravermelhos para analisar a presença de minerais, gelo e moléculas orgânicas.

A Nasa está interessada em encontrar material orgânico primordial nos asteroides porque, bilhões de anos atrás, eles podem ter semeado a Terra com os ingredientes químicos necessários para a vida.

Apesar de os troianos compartilharem a órbita de Júpiter, Lucy não visitará o planeta. Antes mesmo de a nave ser lançada da Terra, ela estará mais perto de Júpiter do que quando visitar os troianos.

Durante sua missão de 12 anos, ela será abastecida por dois painéis solares gigantes que ficarão guardados durante o lançamento e vão se expandir gradualmente. A trajetória sinuosa de Lucy a levará mais longe do que qualquer espaçonave movida a energia solar já voou. E ela estará se movendo a cerca de 10 quilômetros por segundo em seu ritmo mais rápido.

“Será como correr 10K a cada segundo”, disse Olkin.

A espaçonave estará em uma órbita sofisticada de loops por todo o sistema solar, circulando o sol, pegando a gravidade da Terra emprestada para fazer uma propulsão para o caminho orbital de Júpiter em um ponto conhecido como Lagrange 4. A gravidade a trará de volta ao redor do sol para a Terra, cuja força gravitacional a lançará novamente para longe, desta vez para Lagrange 5. A trajetória será impulsionada pelas posições dos planetas e pela gravidade, o que significa que, se nada a deter, a espaçonave continuará nesse circuito por centenas de milhares – senão milhões – de anos.

Cada encontro se dará a uma altitude de 1000 quilômetros da superfície dos troianos. Após o sobrevoo final, dependendo da saúde de Lucy, a Nasa pode mirar asteroides futuros e outros objetos celestes para análises.

“Vamos coletar dados conforme formos passando pelos troianos”, disse Olkin.

Os instrumentos científicos de Lucy são montados sobre uma plataforma móvel acoplada à espaçonave. Câmeras de rastreamento geram imagens para computadores de bordo que mantêm os instrumentos científicos travados no alvo, independentemente da posição da espaçonave. Lucy irá coletar dados da rotação completa de cada asteroide, alguns dos quais giram mais rápido do que outros.

A sonda chegará ao primeiro alvo – um asteroide chamado 52246 Donaldjohanson que fica entre Marte e Júpiter, batizado em homenagem ao descobridor do esqueleto de Lucy – em 2025. Não é um troiano, e esse primeiro voo é mais um teste para a missão. Durante as campanhas de observação, os cientistas descobriram que Donaldjohanson provavelmente tem apenas 100 milhões de anos, o que faz dele um dos objetos mais jovens do sistema solar e um alvo digno de exploração por si só.

Dois anos depois, a espaçonave voará pelo primeiro asteroide troiano, o 3548 Eurybates, que também tem uma pequena lua, Queta. O Eurybates fazia parte de outro asteroide destruído. Essa origem também pode explicar sua lua. O segundo alvo, 15094 Polymele, é o menor dos alvos de Lucy. Os cientistas planetários estarão observando atentamente as características e a densidade de sua superfície. Em geral, os objetos que se formaram perto do sol são mais densos do que os objetos que se formaram mais longe dele.

Depois a nave espacial vai voar pelo asteroide 11351 Leucus, que tem rotação lenta, com um dia que dura cerca de 400 horas. Sua forma é de particular interesse. O asteroide final do primeiro loop da trajetória de Lucy é o 21900 Orus. Os cientistas estão interessados nas diferenças entre seu terreno e o de Euribates.

Em 2028, Lucy começará sua varredura de um lado do sistema solar para o outro, para visitar o enxame oposto. Depois de passar pela Terra para ganhar velocidade, a espaçonave irá, em 2033, voar para 617 Patroclus e Menoetius, asteroides que giram em torno de um centro de massa comum. Eles estão entre os maiores corpos de troianos conhecidos, e os cientistas querem saber se seu emparelhamento é um sinal de que vieram de uma região mais distante do sistema solar, onde esses corpos binários são mais comuns.

Depois desse encontro final, a missão poderá se estender para estudar mais corpos pequenos. Mas, mesmo que a missão termine na década de 2030, pode haver outro ato final: Lucy ficará voando pelos pontos Jovian Lagrange e girando de volta ao redor da Terra, ida e volta, ida e volta. Por isso, a agência equipou Lucy com uma ‘cápsula do tempo” de poesia, citações e letras de músicas, na esperança de que os futuros viajantes espaciais um dia possam recuperar a espaçonave e compartilhar com nossos descendentes uma ideia de como deve ter sido a vida nas eras pré-históricas do século 21.

Se Lucy entregar dados que sugiram que os troianos se formaram em lugares diferentes, a diferentes distâncias do sol, e depois foram levados para suas órbitas atuais, isso seria uma evidência corroborante do modelo de Nice.

Por outro lado, quando a missão principal de Lucy for concluída e todos os dados forem coletados, ela poderá revelar algo totalmente inesperado sobre como o sistema solar evoluiu. Isso, diz o líder da missão, seria uma coisa boa.

“Minha esperança”, disse Levison, “será olhar para os modelos atuais de formação do sistema solar – incluindo meu próprio trabalho – e dizer: ‘Não, está tudo errado. Não era tão simples e temos que começar tudo de novo’”. / TRADUÇÃO DE RENATO PRELORENTZOU.

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