Se tudo correr bem, na manhã de quinta-feira uma missão da NASA com extensas conexões com o MIT irá para um mundo de metal de um asteroide.
Psyche, uma espaçonave do tamanho de uma van com painéis solares em forma de asa, está programada para decolar a bordo de um foguete SpaceX Falcon Heavy amanhã às 10h16, horário do leste dos EUA. O destino de Psyche é um asteroide em forma de batata com o mesmo nome que orbita o Sol dentro do principal cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter.
Os astrônomos suspeitam que o asteroide Psyche, que tem aproximadamente o tamanho de Massachusetts, é feito principalmente de metal. Se for esse o caso, o asteroide pode ser o núcleo exposto de um planeta jovem e primitivo que pode conter pistas sobre como se formou o núcleo rico em metais da Terra.
Depois de ser lançada no Centro Espacial Kennedy da NASA, a missão Psyche embarcará numa viagem interplanetária de seis anos. Em 2026, a espaçonave se aproximará de Marte, onde a atração gravitacional do planeta lançará a espaçonave em direção ao asteroide. A missão chegará a Psyche em 2029, onde passará mais 26 meses orbitando e pesquisando a rocha espacial, analisando a composição da sua superfície, mapeando a sua gravidade e medindo qualquer campo magnético que possa possuir.
Cientistas do MIT estão liderando os estudos de campo magnético e gravidade de Psyche. E a missão como um todo tem uma história que remonta ao MIT. A principal pesquisadora de Psyche é a ex-aluna do MIT e ex-professora Lindy Elkins-Tanton, agora professora na Arizona State University, enquanto seu vice-pesquisador principal é Benjamin Weiss, professor de ciências planetárias do MIT. Em sua função como PI de missão, Elkins-Tanton, que também é vice-presidente da Iniciativa Interplanetária da ASU, está liderando uma equipe que inclui colegas de longa data do MIT na primeira missão a um mundo metálico.
“Ser capaz de empreender a exploração fundamental de um novo tipo de mundo é uma emoção e um privilégio que vai além de qualquer coisa que imaginei para a minha vida”, diz Elkins-Tanton. “Mas a melhor parte é ajudar a criar e apoiar uma enorme equipe de pessoas que estão juntas nesta jornada.”
Um momento magnético
Os cientistas levantaram a hipótese de que Psyche pode representar um caso de desenvolvimento planetário interrompido. Enquanto a Terra e outros planetas rochosos continuaram a acumular material em torno dos seus núcleos ricos em metais há cerca de 4,5 bilhões de anos, Psyche pode ter encontrado um fim prematuro, sustentando múltiplas colisões que explodiram a sua superfície rochosa, deixando para trás um núcleo metálico nu. Esse núcleo, acreditam os cientistas, poderia reter os elementos que também formaram o centro da Terra.
“Esta será a primeira vez que enviamos uma missão a um corpo que não é composto principalmente de rocha ou gelo, mas de metal”, diz Weiss. “Este asteroide não é apenas potencialmente um mundo metálico, mas os asteroides são blocos de construção de planetas. Portanto, Psyche poderia nos dizer algo sobre como os planetas se formaram.”
As sementes de uma missão para explorar um asteroide como Psyche foram plantadas durante uma conversa casual entre Weiss e Elkins-Tanton em 2010 no MIT. Na época, Elkins-Tanton era professor no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT, e tinha acabado de terminar as aulas do dia.
“Quando ela estava passando pelo meu escritório, eu disse: ‘Ei, você tem um minuto?’”, Lembra Weiss.
Weiss estava estudando amostras de Allende, um meteorito que caiu na Terra em 1969 como uma chuva de fragmentos. As amostras pareciam estar magnetizadas, mas curiosamente também não derretidas. Weiss questionou-se como tal corpo poderia ter ficado magnetizado sem qualquer sinal de fusão e agitação que normalmente produz campos magnéticos no espaço.
Tendo acabado de dar uma palestra sobre o tema do derretimento de núcleos e da formação de planetas, Elkins-Tanton ofereceu uma ideia: quando um planeta se forma pela primeira vez, ele é pouco mais do que um acúmulo de rocha e poeira não derretida. À medida que mais material se choca contra o planeta nascente, as colisões agitam as regiões mais internas, produzindo um núcleo derretido e agitado, rodeado por material não derretido. O núcleo derretido e giratório poderia gerar um campo magnético, que poderia imprimir-se nas camadas externas não derretidas de um planeta.
Talvez, perceberam os dois, os fragmentos magnetizados e não derretidos de Allende vieram da camada externa de um planetismal, ou planeta primitivo, que abrigava um núcleo magnético derretido. Se fosse esse o caso, então talvez outros fragmentos de meteoritos também sejam remanescentes de planetas primitivos e diferenciados.
“Ouvir Ben falar sobre sua chocante descoberta do magnetismo no meteorito Allende, e imediatamente ter um modelo mental da física e da química da formação que poderia ter levado a isso, foi apenas um momento de pura alegria”, diz Elkins-Tanton sobre sua realização.
Ela e Weiss escreveram suas ideias em dois artigos de 2011. Então, os engenheiros bateram à porta.
“Lindy recebeu uma ligação do JPL (Laboratório de Propulsão a Jato da NASA)”, disse Weiss. “Eles leram o jornal e disseram” Isso é muito legal. Existe uma maneira de testar essa ideia, de derreter parcialmente corpos e magnetizar meteoritos?’
A chamada desencadeou uma série de idas e vindas de brainstorming que eventualmente se transformaram em um conceito de missão: enviar uma espaçonave para explorar um antigo núcleo planetário. Eles perceberam que o asteroide Psyche era a melhor opção, pois está relativamente próximo da Terra e mostrou sinais de conteúdo semelhante a um núcleo, rico em metal.
O campo de um asteroide
Em 2017, a proposta da equipe para uma missão a Psyche recebeu sinal verde como parte do Programa Discovery da NASA. Elkins-Tanton, que desde então se mudou para a ASU, tornou-se chefe da missão, enquanto Weiss; Maria Zuber, Professora de Geofísica EA Griswold do MIT e conselheira presidencial para política científica e tecnológica; e outros do MIT juntaram-se à equipe científica da missão. Juntos, os cientistas e engenheiros do JPL planejaram o hardware que uma espaçonave precisaria para determinar se Psyche é um núcleo rico em metal.
Eles decidiram por três instrumentos: um magnetômetro que procurará sinais de um antigo campo magnético que poderia estar impresso nas camadas superficiais de Psique; um par de câmeras que captarão imagens e detectarão quaisquer sinais visuais de metal na superfície de Psyche; e um espectrômetro de raios gama e nêutrons que medirá as emissões de nêutrons e raios gama do asteroide. Estas medições podem dizer aos cientistas se e quais elementos metálicos se encontram na sua superfície.
A espaçonave também carregará um sistema de comunicação, que será utilizado principalmente para enviar dados e receber comandos na forma de ondas de rádio. Uma equipe científica liderada por Zuber também usará o sistema para realizar um estudo gravitacional. A equipe irá analisar as ondas de rádio à medida que a sonda orbita o asteroide, para ver como elas e a sonda são influenciadas pela força gravitacional do asteroide. Estas análises ajudarão os cientistas a mapear o campo gravitacional de Psyche, que poderá então determinar a massa do asteroide e a probabilidade de essa massa ser feita de metal.
A pesquisa do magnetômetro é liderada por Weiss e envolve outras pessoas do MIT. O instrumento foi projetado e construído por pesquisadores da Universidade Técnica da Dinamarca. A equipe trabalhou com engenheiros do JPL para refinar o design do magnetômetro, que consiste em dois sensores instalados em uma lança em forma de braço – uma configuração que ajudará o instrumento a captar qualquer sinal magnético do próprio asteroide, em meio ao “ruído” da espaçonave, seus painéis solares e seus arredores.
“É um quebra-cabeça. E você não precisa apenas descobrir como as peças se encaixam, mas também descobrir quais são as peças”, diz a cientista pesquisadora do MIT, Jodie Ream, que ajudou no projeto do magnetômetro.
Para interpretar qualquer campo magnético que o magnetômetro capte em Psyche, a equipe do MIT desenvolveu uma “biblioteca” de padrões de campos magnéticos simulados.
“O espaço está repleto de campos magnéticos provenientes dos planetas, do nosso próprio sol e do vento solar”, diz a cientista pesquisadora do MIT, Rona Oran. “Nossa biblioteca de simulação nos permitirá examinar diferentes cenários, de modo que, quando chegarmos a Psyche, usaremos essas ferramentas para derivar o campo real do asteroide.”
Na verdade, a equipa terá muitas oportunidades de refinar a biblioteca e a sua compreensão dos campos magnéticos em torno da nave espacial, à medida que esta se dirige para o asteroide. Logo após o lançamento do Psyche, os engenheiros ligarão o magnetômetro, que medirá continuamente os campos magnéticos ao redor da espaçonave, ao longo de sua jornada. Estes dados serão regularmente transferidos para o JPL e transmitidos para dois centros de processamento de dados no MIT, onde Oran, Weiss e outros utilizarão os dados para aprimorar a sua compreensão do que poderão encontrar em torno do próprio asteroide.
“Esta é a primeira vez que o nosso grupo lidera uma investigação científica numa nave espacial”, diz Weiss. “Assim que a missão for lançada, estaremos no comando para executá-la. É uma grande responsabilidade e também incrivelmente emocionante.”
Traduzido por Mateus Lynniker de Phys. Org
