As ambiciosas missões para trazer rochas de asteroides para a Terra

Pedaços do início do Sistema Solar estão trancados em asteroides, mas chegar a eles - e voltar - não é tarefa fácil. Belinda Smith relata.

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Representação artística da nave espacial japonesa Hayabusa 2 colhendo amostras da superfície do asteroide Ryugu. Crédito: JAXA.

Artigo traduzido de Cosmos Magazine. Autor: Belinda Smith.

Cinco bilhões de anos atrás, o nosso Sistema Solar era pouco mais que um disco gasoso e empoeirado girando sobre o jovem e fraco Sol.

Eventualmente, a maioria da matéria se agrupou para formar grãos, cristais, rochas, e então planetas – mundos que evoluíram ao longo de bilhões de anos até se tornarem gigantes pela captura de gás, desertos estéreis ou, no caso de Terra, um oásis cheio de água.

Mas os pedaços que sobraram – que se tornaram asteroides e cometas – foram forçados a continuar orbitando o Sistema Solar, e apesar de uma vez ou outra esbarrarem em outros objetos, geralmente permanecem intocados.

Estudar estas relíquias pode dizer aos cientistas planetários muito sobre a formação do Sistema Solar. Os primeiros asteroides transportaram moléculas e água essenciais para a vida na Terra? E qual é a probabilidade de que a vida tenha surgido em outras partes do Sistema Solar?

É por isso que duas missões – Hayabusa 2, da agência espacial japonesa JAXA, e a OSIRIS-Rex, da NASA – tem como objetivo trazer pedaços de asteroides para a Terra e, com eles, as respostas para essas questões fundamentais.

Representação artística da nave espacial japonesa Hayabusa 2, liberando uma sonda enquanto orbita o asteroide Ryugu. Crédito: JAXA.
Representação artística da nave espacial japonesa Hayabusa 2, liberando uma sonda enquanto orbita o asteroide Ryugu. Crédito: JAXA.

Hayabusa 2

A missão Hayabusa 2 é a segunda tentativa de recolher amostras de asteroides pela JAXA. A primeira, Hayabusa (japonês para “falcão peregrino”), lançada em 2003 e que alcançou o asteroide Itokawa em setembro de 2005, mapeou a forma, rotação, densidade e composição do asteroide a cerca de 20 quilômetros de distância.

O Itokawa não parece particularmente especial. A órbita do elipsoide com 535 metros de comprimento cruza a órbita de nosso vizinho, Marte.

Mas ele é o que chamamos de asteroide condrito – uma pedra “empilhada de entulho”, formado quando fragmentos do material início do Sistema Solar se aglomerou. E como é feito principalmente de materiais pétreos e de níquel-ferro, ele é chamado de silicioso, ou asteroide “tipo S”.

Depois de alguns meses de visualização à distância, a Hayabusa aterrissou na superfície do Itokawa por cerca de meia hora e recolheu alguns grãos minúsculos de material da superfície do asteroide.

A missão, no entanto, foi atormentada por problemas. Falhas nos foguetes atrasaram seu lançamento por um ano. Uma explosão de radiação intensa do Sol danificou um painel solar enquanto se dirigia para Itokawa, retardando o seu progresso.

E um mini-lander chamado MINERVA (Micro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid), que deveria sair da Hayabusa, pousar em Itokawa e “saltar” ao longo da superfície, foi liberado na hora errada. Em vez de aterrissar gentilmente na superfície do asteroide, ele escapou de sua força gravitacional e se perdeu no espaço.

Representação artística da nave espacial japonesa Hayabusa 2, liberando uma sonda enquanto orbita o asteroide Ryugu. Crédito: JAXA.

No entanto, algumas amostras do Itokawa chegaram na Terra. A cápsula de retorno caiu perto de Woomera no sul da Austrália, em Junho de 2010, trazendo cerca de 1.500 grãos de rocha do asteroide.

A segunda missão – Hayabusa 2 – já está no seu caminho para o asteroide Ryugu. Com grandes melhorias, ela partiu em dezembro de 2014 e deve chegar em julho de 2018 e irá, se tudo correr conforme planejado, retornar à Terra com amostras em dezembro de 2020.

Sua carga científica é a mesma que a da Hayabusa, mas com uma adição notável: um dispositivo explosivo para explodir e recolher material da sub-superfície do asteroide.

Ao contrário de Itokawa, Ryugu é um, asteroide rico em carbono, “tipo C”. É também mais esférico e maior – cerca de 900 metros de largura.

O equipamento científico:

• Small Carry-on Impactor (SCI): um pedaço de cobre de dois quilogramas (chamado “Liner”) será liberado na superfície do asteroide a dois quilômetros por segundo para fazer uma cratera artificial. A reação da superfície do asteroide à batida vai permitir que os cientistas planetários meçam o que está dentro dele.
• Near Infrared Spectrometer (NIRS3) e Thermal Infrared Imager (TIR): Ao medir a quantidade de calor que o asteroide emite em sua noite, estes instrumentos serão capazes de determinar se o seu núcleo é uma peça sólida de rocha ou se é um conglomerado.
• Small rovers (MINERVA-II): estes três rovers são sucessores do MINERVA a bordo da Hayabusa. Cada um vai saltar e sondar a superfície.
• Small lander (MASCOT): fabricado pela aeronáutica e centro de pesquisa espacial alemã e pela agência espacial francesa, a sonda vai fazer observações detalhadas de sua área imediata.

Representação artística do OSIRIS-Rex mapeando o asteroide Bennu durante o seu ano de levantamento antes de coletar uma amostra para retornar à Terra. Crédito: NASA / Goddard / University of Arizona.
Representação artística do OSIRIS-Rex mapeando o asteroide Bennu durante o seu ano de levantamento antes de coletar uma amostra para retornar à Terra. Crédito: NASA / Goddard / University of Arizona.

OSIRIS-Rex

A incursão da NASA para trazer amostras de asteroide está prevista para ser lançada em setembro de 2016. Seu destino: Bennu, um asteroide próximo à Terra, rico em carbono e com cerca de 500 metros de largura.

A OSIRIS-Rex irá deslocar-se até Bennu e, em outubro de 2018, iniciará o levantamento. Ela irá mapear a superfície do asteroide por mais de um ano, à procura de potenciais locais para a coleta de amostras.

Com o local escolhido, um braço de amostragem se estenderá da nave espacial e tocará a superfície do asteroide por cerca de cinco segundos e vai explodir gás nitrogênio para coletar os estilhaços do solo.

Se não tiver êxito, a sonda terá gás nitrogênio suficiente para mais duas tentativas, e pode armazenar até dois quilos de material em sua cápsula de retorno.

Em março de 2021, a OSIRIS-Rex irá iniciar a sua viagem de dois anos e meio de volta à Terra. Mas antes de reentrar na atmosfera, a cápsula de retorno irá desengatar da nave e fazer a etapa final da viagem por conta própria, caindo de paraquedas no Utah Test and Training Range militar dos EUA.

Apenas um quarto do material de Bennu será imediatamente analisado. O restante será reservado para análises futuras.

E essa pode não ser a última vez que a humanidade vê Bennu. A cada seis anos seu caminho o traz muito perto da Terra, e os cientistas calcularam uma “alta probabilidade” de que no final do século seguinte, ele irá colidir com nosso planeta. Ao compreender seus movimentos e composição, podemos desviar ou destruí-lo antes do impacto.

O equipamento científico:

• OSIRIS-Rex Camera Suite (OCAMS): três câmeras irão gravar a abordagem da nave espacial, juntamente com mapeamento e manobras de amostragem.
• OSIRIS-Rex Laser Altimeter (OLA): o scanner LIDAR (Light Detection and Ranging) usa a luz refletida para medir a distância. Ele também irá apoiar outros instrumentos, como o de navegação e o de análise de gravidade.
• OSIRIS-Rex Thermal Emission Spectrometer (OTAS), OSIRIS-Rex Visible and Infrared Spectrometer (OVIRS) e Regolith X-ray Imaging Spectrometer (REXIS): estes instrumentos vão medir a radiação emitida a partir de Bennu, que irá fornecer assinaturas elementares e minerais e propriedades físicas da superfície, tal como o tamanho das partículas.

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