Por Paul Rincon
Publicado na BBC
Orbitando o planeta gigante Júpiter está um mundo gelado, apenas um pouco menor que nossa Lua.
De longe, Europa parece estar gravado com várias linhas escuras interligadas, como o produto do rabisco caótico de uma criança.
Se nos aproximarmos, elas se revelam ser longas fendas lineares no gelo, estendendo-se, em alguns casos, por milhares de quilômetros. Muitas estão cheias de um contaminante desconhecido que os cientistas apelidaram de “lama”. Em outros lugares, a superfície é irregular, como se placas maciças de gelo tivessem se desprendido, migrado e derretido.
A imensa gravidade de Júpiter ajuda a gerar forças de maré que repetidamente esticam e contraem a lua. Mas o estresse que criou o terreno destruído de Europa é melhor explicado pela crosta de gelo flutuando em um oceano de água líquida.
“O fato de haver água líquida debaixo da superfície, descoberta em missões anteriores, em particular pelas observações do magnetômetroda espaçonave Galileo durante seus sobrevoos (nos anos 90), o torna um dos mais emocionantes alvos possíveis para procurar vida”, diz o professor Andrew Coates do Laboratório de Ciência Espacial Mullard da UCL em Surrey, Reino Unido.
A profundidade do oceano de Europa pode estender-se de 80 a 170 km até o interior da lua, o que significa que pode ter duas vezes mais água líquida lá do que em todos os oceanos da Terra.
E enquanto a água é um dos pré-requisitos vitais para a vida, o oceano de Europa pode ter outros – como uma fonte de energia química para os micróbios. Além disso, o oceano pode se comunicar com a superfície através de uma série de meios, incluindo bolhas quentes subindo através da crosta de gelo. Assim, estudar a superfície pode fornecer pistas para o que está acontecendo no oceano.
Agora, a Nasa está preparando duas missões para explorar este mundo intrigante. Ambas foram discutidas na 48ª Conferência de Ciência Lunar e Planetária (LPSC) em Houston.
A primeira é uma missão de sobrevoo chamada Europa Clipper, que provavelmente será lançado em 2022. A segunda é um lander que iria alguns anos mais tarde.
O Dr. Robert Pappalardo, do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, é cientista do projeto Clipper.
“Estamos realmente tentando descobrir a habitabilidade potencial da Europa, os ingredientes para a vida: água, e se há energia química para a vida”, ele disse. “Estamos tentando entender o oceano e a crosta de gelo, a composição e a geologia, e juntando tudo isso está o nível de atividade atual em Europa”.
A Clipper carregará uma carga útil de nove instrumentos, incluindo uma câmera que irá registrar imagens da maior parte da superfície; espectrômetros para compreender sua composição; radar de penetração de gelo para mapear a crosta de gelo em três dimensões e encontrar água debaixo dela; e um magnetômetro para descrever o oceano.
No entanto, desde que a espaçonave Galileo forneceu evidências para seu oceano na década de 1990, aprendemos que Europa não é o único.
“Uma das descobertas mais surpreendentes e significativas da década passada na exploração planetária é que você não pode dar um passo no Sistema Solar externo sem tropeçar em um mundo oceânico”, diz Curt Niebur, cientista do programa Clipper, na sede da NASA em Washington DC.
Na lua Enceladus de Saturno, por exemplo, o gelo de um oceano subterrâneo é lançado no espaço através das fissuras no Polo Sul.
O satélite saturniano também pode ter uma missão dedicada nos anos 2020, mas o Dr. Niebur acredita que Europa se destaca: “Europa é muito maior que Enceladus e tem mais de tudo: mais atividade geológica, mais água, mais espaço para a água, mais calor, mais ingredientes crus e mais estabilidade em seu ambiente”.
Mas há outra coisa que marca a lua: sua vizinhança. O caminho orbital de Europa leva ao intenso campo magnético de Júpiter, que prende e acelera as partículas.
Os cinturões resultantes da radiação intensa fritam os equipamentos eletrônicos da nave espacial, limitando a duração das missões em meses ou mesmo semanas. Dito isto, essa radiação também impulsiona reações na superfície de Europa, produzindo substâncias químicas chamadas oxidantes. Na Terra, a biologia explora as reações químicas entre oxidantes e compostos conhecidos como redutores para fornecer a energia necessária para a vida.
No entanto, os oxidantes feitos na superfície só são úteis para os micróbios de Europa se eles puderem descer para o oceano. Felizmente, o processo de convecção que empurra bolhas quentes de gelo para cima também pode levar material da superfície para baixo. Uma vez no oceano, os oxidantes poderiam reagir com os redutores produzidos pela água do mar reagindo com o fundo rochoso do oceano.
“Você precisa de ambos os polos da bateria”, explica Robert Pappalardo.
Para cientistas como o Dr. Pappalardo, as missões iminentes são a realização de um sonho de duas décadas. Desde que os primeiros conceitos de missão Europa foram elaborados no final dos anos 90, uma proposta promissora após a outra foi frustrada.
Nesse tempo, Estados Unidos e Europa juntaram recursos para uma missão que enviaria espaçonaves separadas para Europa e para a maior lua de gelo de Júpiter, Ganimedes. Mas o plano foi cancelado em meio a cortes orçamentários, com a parte europeia evoluindo para a missão Juice.
“Eu acho que não houve uma missão para Europa nos últimos 18 anos que eu não tenha me envolvido ou tomado conhecimento”, diz Curt Niebur.
“Foi um longo caminho, a estrada para o lançamento de uma missão é sempre dura, e está sempre cheia de angústia, mas já experimentamos mais do que a maioria em Europa”.
Explorar Europa é caro – embora não mais do que outras missões “emblemáticas” da NASA, como Cassini ou o rover Curiosity.
Existem desafios de engenharia inerentes, como operar dentro dos cinturões de radiação de Júpiter. Os instrumentos da nave espacial precisam ser protegidos com materiais como titânio, mas, diz o Dr. Pappalardo, “você só pode protegê-los até certo ponto, porque eles têm que ser capazes de ver Europa”.
Então, para manter a Clipper segura, a NASA vai se desviar do livro de regras um pouco. “Supostamente sempre foi: Galileo passou por Europa, então a próxima missão tem que ser uma missão de órbita”. “É assim que fazemos negócios”, diz o Dr. Niebur. Mas, ao invés de orbitar Europa, a Clipper reduzirá sua exposição à radiação de missões encurtando a órbita de Júpiter e fará pelo menos 45 sobrevoos da lua gelada durante três anos e meio.
“Nós percebemos que poderíamos evitar os desafios técnicos de orbitar Europa, tornar a missão muito mais viável e ainda obter os dados que queremos”, diz o cientista do programa Clipper.
A força da luz solar que chega à Europa é cerca de 1/30 do que chega à Terra. Mas a Nasa decidiu que poderia equipar a Clipper com painéis solares ao invés dos geradores radioativos que outras missões planetárias externas usaram. “Todos esses anos de estudo nos forçaram a largar nossas pre-concepções e nos focar na realidade, não na nossa lista de desejos… nos concentrar na melhor opção”, diz Curt Niebur.
Em 2011, após o cancelamento da missão EUA-Europa, um relatório do Conselho Nacional de Pesquisa reafirmou a importância de explorar a lua gelada. Mesmo assim, a NASA ficou cautelosa por causa do custo.
Mas o apoio em Capitol Hill tem sido fundamental. A missão a Europa tem apoio bipartidário, e o congressista republicano John Culberson – presidente do Subcomitê de Apropriações da Câmara, que tem jurisdição sobre o orçamento da NASA – tem salvado a missão.
O legislador texano de 60 anos de idade é fascinado por Europa desde que o observou através do telescópio Celestron 8, que ele comprou como presente de graduação do ensino médio. Nos últimos quatro anos, o subcomitê que ele presidiu canalizou dinheiro para cientistas que trabalham em Europa, mesmo quando o chefe da agência espacial não estava pedindo isso.
O investimento generoso significa que muito mais do trabalho técnico foi terminado para a Clipper do que é normal para uma missão em seu estágio (fase B) no ciclo do projeto da NASA. O módulo de pouso encontra-se em estágio inicial de desenvolvimento, denominado pré-fase A, mas um relatório sobre o valor científico da missão foi discutido em uma oficina no LPSC.
A sonda não recebeu nenhum financiamento no pedido de orçamento do Presidente para 2018 para a NASA. Mas o Dr. Jim Green, diretor de ciência planetária na agência, me disse: “Essa missão em particular é tremendamente emocionante, porque nos dará informações da superfície de uma lua que é realmente difícil de alcançar.
“Nós ainda temos muitos processos a desenvolver, fazer tudo o que é preciso, entender o tipo de medidas que precisamos tomar. Então vamos trabalhar com a administração para, no momento certo, ver se, financeiramente, podemos seguir com a missão.”
Alguns conceitos inovadores de Europa foram propostos nas últimas duas décadas, refletindo a recompensa científica a ser conquistada ao alcança-la. O Dr. Geraint Jones do Laboratório de Ciência Espacial Mullard trabalhou em um conceito chamado penetrador.
“Eles ainda não foram enviados ao espaço, mas é uma tecnologia realmente promissora”, explica ele. Um projétil implantado a partir de um satélite atinge a superfície “realmente sólida, a cerca de 300 m/s, cerca de 1080 km/h”, expondo o gelo intocado para análises feitas por instrumentos de bordo, que poderiam ser projetados para suportar o impacto.
Por outro lado, o próximo lander da NASA pousaria suavemente com a ajuda da tecnologia Sky Crane usada para pousar o rover Curiosity com segurança em Marte em 2012. Durante a aterrissagem, ele usará um sistema de pouso autônomo para detectar e evitar riscos de superfície em tempo real.
A Clipper irá fornecer o reconhecimento para um local de pouso. “Eu gosto de pensar nisso como encontrar o oásis certo, onde pode haver água perto da superfície. Talvez seja quente e talvez tenha materiais orgânicos”, diz Bob Pappalardo.
A nave estaria equipada com uma carga útil de instrumento sensíveis e uma serra contra-rotativa para ajudar a obter amostras mais frescas abaixo do gelo superficial processado pela radiação.
“O lander irá obter a amostra mais fresca e mais intocada possível. Uma maneira de fazer isso é cavar fundo, outra maneira é indo para onde há algum tipo de erupção na superfície – como uma pluma – que deixa cair material muito fresco na superfície”, diz Curt Niebur.
Nos últimos anos, o telescópio Hubble fez observações de plumas de água e gelo em erupção sob Europa, assim como em Enceladus. Mas não adianta pousar num local de uma erupção antiga, ele precisa visitar uma pluma muito recente.
Assim, os cientistas precisam entender o que está controlando esses gêiseres: por exemplo, a Clipper irá determinar se as plumas estão correlacionadas com quaisquer pontos quentes na superfície.
Os mares da Terra estão cheios de vida, por isso pode ser difícil para nós contemplarmos a perspectiva de um oceano estéril de mais de 100 km de profundidade em Europa. Mas o limite científico para a detecção da vida é muito elevado. Seremos capazes de reconhecer a vida alienígena se ela estiver lá?
“O objetivo do lander não é simplesmente detectar a vida, mas coletar provas o suficiente de que a detectamos”, explica Niebur. “Não é bom para nós investir nesta missão se tudo o que criarmos for uma controvérsia científica”.
Assim, a equipe científica do lander tem duas maneiras de resolver isso. Primeiro, qualquer detecção de vida tem que ser baseada em múltiplas e independentes linhas de evidência de medições diretas.
“Não é tão simples, você não faz uma medição e diz: ‘aha, eureka nós a encontramos’. Você olha a soma total”, diz o Dr. Niebur. Em segundo lugar, os cientistas criaram uma estrutura para interpretar esses resultados, alguns dos quais podem ser positivos, enquanto outros negativos: “Ele cria uma árvore da decisão que caminha através de todas as diferentes variáveis: sim, encontramos a vida, ou não, não encontramos”, diz ele.
Na oficina de pouso no LPSC, Kevin Hand da NASA descreveu o processo como o bingo da bioassinatura. Agora, a equipe terá que ver se a comunidade científica é persuadida.
Curt Niebur explica: “Quero ter essa discussão agora, hoje, anos antes de lançarmos, para que todos possamos estar focados na análise dos dados quando pousarmos”.
