DETEÇÕES DA SONDA JUNO DESTROEM IDEIAS SOBRE A ORIGEM DA LUZ ZODIACAL 12 de março de 2021
Ilustração que mostra a sonda Juno da NASA ao entrar em órbita de Júpiter no dia 4 de julho de 2016, depois de viajar durante quase cinco anos e percorrer mais de 2,7 mil milhões de quilómetros.
Crédito: NASA/JPL/SwRI
Olhe para o céu logo antes do nascer-do-Sol, ou depois do pôr-do-Sol, e poderá ver uma ténue coluna de luz a estender-se do horizonte. Esse brilho difuso é a luz zodiacal, ou luz solar refletida em direção à Terra por uma nuvem de minúsculas partículas de poeira que orbitam o Sol. Os astrónomos há muito tempo que pensam que a poeira é trazida para o Sistema Solar interior por algumas famílias de asteroides e cometas que se aventuram de longe.
Mas agora, uma equipa de cientistas da Juno argumenta que Marte pode ser o culpado. Publicaram os seus achados na edição online de 11 de novembro de 2020 da revista Journal of Geophysical Research: Planets.
Um instrumento a bordo da sonda Juno detetou por acaso partículas de poeira a chocarem contra a nave espacial durante a sua viagem da Terra a Júpiter. Os impactos forneceram pistas importantes sobre a origem e evolução orbital da poeira, resolvendo algumas variações misteriosas da luz zodiacal.
Embora a sua descoberta tenha grandes implicações, os cientistas que passaram anos a estudar os detritos cósmicos não planearam fazê-la. "Nunca pensei que estivéssemos a procurar poeira interplanetária," disse John Leif Jørgensen, professor da Universidade Técnica da Dinamarca.
Jørgensen projetou os quatro rastreadores estelares que fazem parte do magnetómetro da Juno. Estas câmaras a bordo tiram fotos do céu a cada quarto de segundo para determinar a orientação da Juno no espaço, reconhecendo padrões estelares nas suas imagens - uma tarefa de engenharia espacial essencial para a precisão do magnetómetro.
Mas Jørgensen esperava que as suas câmaras também pudessem avistar um asteroide desconhecido. De modo que programou uma câmara para relatar "coisas" que apareciam em várias imagens consecutivas, mas que não estavam no catálogo de objetos celestes conhecidos.
Ele não esperava ver muito: quase todos os objetos no céu são contabilizados no catálogo estelar. De modo que quando a câmara começou a transmitir milhares de imagens de objetos não identificáveis - riscos que apareciam e depois desapareciam misteriosamente - Jørgensen e os seus colegas ficaram perplexos. "Estávamos a olhar para as imagens e a dizer, 'O que pode ser isto?'" acrescentou.
Jørgensen e a sua equipa consideraram muitas causas plausíveis e algumas implausíveis. Havia a possibilidade enervante de que a câmara estelar tivesse captado um derrame do tanque de combustível da Juno. "Pensámos, 'Algo está realmente errado'", disse Jørgensen. "As imagens pareciam que alguém estava a sacudir uma toalha de mesa cheia de pó à janela."
Só quando os investigadores calcularam o tamanho aparente e a velocidade dos objetos nas imagens é que finalmente perceberam algo: grãos de poeira estavam a colidir com a Juno a cerca de 16.000 km/h, lascando pedaços submilimétricos. "Mesmo que estejamos a falar de objetos com apenas uma minúscula massa, têm um grande impacto," disse Jack Connerney, líder da investigação do magnetómetro da Juno, e investigador principal adjunto da missão, que trabalha no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland.
Ao que parece, o spray de detritos estava a vir dos grandes painéis solares da Juno - o maior e mais sensível detetor não intencional de poeira já construído.
"Cada pedaço de detrito que acompanhámos regista o impacto de uma partícula de poeira interplanetária, permitindo-nos compilar uma distribuição de poeira ao longo da viagem da Juno," disse Connerney. A Juno foi lançada em 2011. Após uma manobra no espaço profundo na cintura de asteroides em 2012, regressou ao Sistema Solar interior para uma assistência gravitacional da Terra em 2013, que catapultou a nave em direção a Júpiter.
Connerney e Jørgensen notaram que a maioria dos impactos de poeira foram registados entre a Terra e a cintura de asteroides, com lacunas na distribuição relacionadas com a influência da gravidade de Júpiter. Segundo os cientistas, esta foi uma revelação radical. Até agora, os cientistas não conseguiam medir a distribuição destas partículas de poeira no espaço. Os detetores de poeira dedicados têm áreas de recolha limitadas e, portanto, sensibilidade limitada a uma população esparsa de poeira. Contam principalmente as partículas de poeira mais abundantes e muito mais pequenas do espaço interestelar. Em comparação, os expansivos painéis solares da Juno têm 1000 vezes mais área de recolha do que a maioria dos detetores de poeira.
Os cientistas da Juno determinaram que a nuvem de poeira acaba na Terra porque a gravidade do nosso planeta "suga" toda a poeira que chega cá perto. "Essa é a poeira que vemos como luz zodiacal," disse Jørgensen.
No que toca à orla mais externa, a cerca de 2 UA (unidades astronómicas) do Sol (1 UA é a distância entre a Terra e o Sol), esta acaba logo além de Marte. Nesse ponto, relatam os cientistas, a influência da gravidade de Júpiter atua como uma barreira, evitando que as partículas de poeira atravessem do Sistema Solar interior para o espaço profundo. Este mesmo fenómeno, conhecido como ressonância orbital, também funciona no sentido inverso, onde bloqueia a poeira originária no espaço profundo de passar para o Sistema Solar interior.
A influência profunda da barreira gravitacional indica que as partículas de poeira estão numa órbita quase circular em torno do Sol, disse Jørgensen. "E o único objeto que conhecemos numa órbita quase circular por volta das 2 UA é Marte, de modo que o raciocínio natural é que Marte seja uma fonte desta poeira," explicou.
"A distribuição da poeira que medimos é mais consistente com a variação observada da luz zodiacal," disse Connerney. Os cientistas desenvolveram um modelo de computador para prever a luz refletida pela nuvem de poeira, dispersada pela interação gravitacional com Júpiter que espalha a poeira num disco mais espesso. O espalhamento depende apenas de duas variáveis: a inclinação da poeira em relação à eclíptica e a sua excentricidade orbital. Quando os investigadores inseriram os elementos orbitais de Marte, a distribuição previu com precisão a assinatura reveladora da variação da luz zodiacal perto da elíptica. "Isto é, na minha opinião, uma confirmação de que sabemos exatamente como estas partículas estão a orbitar no nosso Sistema Solar," disse Connerney, "e qual a sua origem."
Embora existam agora boas evidências de que Marte, o planeta mais empoeirado que conhecemos, seja a fonte da luz zodiacal, Jørgensen e colegas ainda não conseguem explicar como a poeira pode ter escapado das garras da gravidade marciana. Esperam que outros cientistas os ajudem.
Entretanto, os investigadores salientam que a determinação da verdadeira distribuição e densidade das partículas de poeira no Sistema Solar vai ajudar os engenheiros a projetar materiais para naves espaciais que podem suportar melhor os impactos da poeira. O conhecimento da distribuição precisa de poeira também pode orientar o design de trajetórias de voo para futuras espaçonaves, a fim de evitar a maior concentração de partículas. As partículas minúsculas que viajam a velocidades tão altas podem arrancar até 1000 vezes a sua massa de uma nave espacial.
Os painéis solares da Juno escaparam a estes danos porque as células solares estão bem protegidas contra impactos na parte de trás - ou lado escuro - dos painéis pela estrutura de suporte.
Esta fotografia, captada no dia 1 de março de 2021, mostra a luz zodiacal em Skull Valley, Utah, EUA. O enxame estelares das Plêiades é visível perto do topo da coluna de luz. Marte é o ponto brilhante logo abaixo.
Crédito: NASA/Bill Dunford
