Será que existe vida para além da Terra - talvez mesmo no Sistema Solar? Esta questão fundamental continua a motivar a comunidade científica de todo o mundo. No dia 13 de abril de 2023, uma nave espacial partirá do porto espacial europeu em Kourou, Guiana Francesa, numa longa viagem de investigação para abordar esta e muitas outras questões. Uma viagem como nenhuma outra - a missão JUICE (JUpiter ICy Moons Explorer) da ESA vai passar oito anos a viajar até ao maior planeta do Sistema Solar, onde irá olhar de perto para as suas misteriosas luas geladas.

No processo, a JUICE alcançará muitos "primeiros". Será a primeira sonda a utilizar uma passagem extremamente rasante - a apenas 750 km - da Lua e, 36 horas depois, da Terra, para obter momento, a primeira a mudar de órbita em torno de um planeta, para órbita de uma das suas luas, e a primeira a orbitar uma lua que não a da nossa Terra. O instrumento GALA (GAnymede Laser Altimeter) é o primeiro do seu género a ser utilizado no Sistema Solar exterior, com a tarefa de analisar a superfície em três dimensões e assim determinar a topografia e a forma destas luas.

A agência espacial alemã, parte do DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), está a apoiar a JUICE, fazendo a maior contribuição individual de qualquer estado-membro da ESA - 21%. Estes fundos fazem parte do financiamento da nave espacial, do lançamento com o foguetão Ariane 5 e das operações da missão. Além disso, aproximadamente 100 milhões de euros vão para sete de um total de 10 instrumentos científicos na nave espacial.

"A missão JUICE é o resultado de colaborações bem-sucedidas a nível nacional e europeu. Após um voo pelo Sistema Solar, o instrumento GALA do DLR a bordo da JUICE irá criar um modelo de elevação da lua gelada de Júpiter, Ganimedes. O altímetro laser será utilizado para medir a deformação da crosta de gelo de Ganimedes ao longo de um período de meses. A partir desta deformação, seremos capazes de determinar se existe um oceano de água líquida sob a crosta gelada e qual a espessura da crosta", explica Anke Kaysser-Pyzalla, presidente do Conselho Executivo do DLR. "E que seria desta missão sem uma câmara, para que nós, na Terra, possamos sentir-nos parte dela? Os componentes-chave do hardware da câmara da JUICE foram desenvolvidos e construídos no Instituto de Investigação Planetária do DLR em Berlim. O sistema de câmaras JANUS, construído pelos nossos parceiros italianos, irá fornecer-nos imagens de alta resolução das superfícies geladas de Ganimedes, Calisto e Europa, de apenas algumas centenas de quilómetros de distância".

"A maior missão interplanetária da ESA até à data está a partir para o maior planeta do Sistema Solar. A JUICE irá observar e medir Júpiter e as suas três maiores luas geladas - Ganimedes, Calisto e Europa - com 'flybys' e a partir de órbita utilizando câmaras, espectrómetros, radar e lasers. Dois importantes instrumentos foram desenvolvidos e construídos sob liderança alemã.

Além do GALA, um segundo instrumento a bordo foi desenvolvido e construído na Alemanha - o SWI (Submillimetre Wave Instrument) do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar) em Gotinga. Este irá estudar a atmosfera média de Júpiter, bem como as atmosferas extremamente finas e as superfícies das luas galileanas Ganimedes, Europa e Calisto. Para o instrumento italiano JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator), que observará principalmente as estruturas geológicas das luas geladas parcialmente a alta resolução, o Instituto de Investigação Planetária do DLR desenvolveu partes chave do sistema de câmaras.

Em adição, a Agência Espacial Alemã no DLR está a financiar contribuições para o espectrómetro de partículas PEP (Particle Environment Package), para o J-MAG (Jupiter Magnetometer), para o instrumento RIME (Radar for Icy Moons Exploration) e para o instrumento 3GM (Gravity and Geophysics of Jupiter and Galilean Moons).

A JUICE, preparando-se para o lançamento. Crédito: ESA-CNES-Arianespace/CSG/S. Martin

Um viajante como nenhum outro

Para uma viagem especial, é também necessário um "veículo" especial. A nave espacial da missão JUICE tem de cumprir tarefas complexas no seu caminho para o primeiro planeta do Sistema Solar exterior. Só a distância apresenta três desafios. Primeiro, os dados recolhidos levam 30 a 50 minutos a viajar até à Terra e os novos comandos demoram o mesmo tempo a chegar à sonda. Em segundo lugar, o gigante gasoso fica a uma distância média de 778 milhões de quilómetros de distância do Sol. Consequentemente, é um local frio e escuro. Mas, dado que a sonda, durante a sua viagem, também vai passar por Vénus, que fica bem mais perto do Sol, tem de suportar flutuações de temperatura de +250 a -230º C na sua viagem. Um elaborado sistema de controlo térmico, composto por componentes ativos e passivos, incluindo um novo tipo de MLI (Multi-Layer Insulation), irá manter a temperatura interna estável. E, em terceiro lugar, a luz do Sol é extremamente fraca em Júpiter - 25 vezes mais fraca do que na Terra. Dois grupos de cinco painéis solares cada, cobrindo uma enorme área de 85 metros quadrados, fornecem aproximadamente 700 a 900 watts de energia elétrica. As baterias a bordo permitem que a nave espacial resista a eclipses que durem até cinco horas. Assim que a JUICE chegar a Júpiter, o campo de radiação mais forte do Sistema Solar "espreita" em frente e, sobretudo, atrás do gigante de gás.

Os instrumentos também tiveram de ser construídos para permanecerem funcionais apesar do severo ambiente de radiação. Perto de Júpiter, as partículas como protões, eletrões e iões do vento solar e das ejeções vulcânicas da lua Io são capturadas pelo campo magnético do planeta: "O campo magnético acelera estas partículas, transformando-as em pequenos projéteis carregados que vão bombardear o nosso altímetro laser GALA. Para proteger os componentes particularmente sensíveis do instrumento contra esta radiação extremamente forte, foi desenvolvido um conceito muito especial. Esta é a primeira vez que tal instrumento é utilizado no Sistema Solar exterior", explica Heike Rauer, líder do Instituto de Investigação Planetária do DLR e acrescenta: "A JUICE está realmente a desbravar novos caminhos científicos e irá gerar conjuntos de dados, com as suas medições, que farão possivelmente novas afirmações científicas e que vão complementar perfeitamente os resultados de outras missões como a Europa Clipper da NASA".

A linha temporal da viagem da JUICE até Júpiter e dentro do sistema joviano. Crédito: ESA

Um itinerário como nenhum outro

"Para chegar ao Sistema de Júpiter em segurança e dentro do prazo previsto, a nave espacial irá tomar um percurso muito especial. Como em qualquer viagem longa, a JUICE passará por vários pontos de 'reabastecimento' de energia cinética. Após o seu lançamento para uma órbita em torno do Sol, a sonda realizará em primeiro lugar um 'flyby' pela Terra e pela Lua em agosto de 2024 para ganhar impulso. Este momento irá catapultar a JUICE para o vizinho da Terra, Vénus, onde novamente ganhará significativamente mais velocidade com outro 'flyby' planetário em agosto de 2025. Depois, regressará à Terra mais duas vezes, em setembro de 2026 e janeiro de 2029. A JUICE terá então ganho tanto impulso que alcançará finalmente Júpiter em julho de 2031", diz Christian Chlebek, gestor do projeto JUICE na Agência Espacial Alemã do DLR, explicando as complexas manobras de voo da missão JUICE. Assim que chegar a Júpiter, a nave entrará em órbita do planeta e fará um total de 35 passagens rasantes das luas geladas de julho de 2031 a novembro de 2034.

Depois disso, as coisas voltarão a ficar excitantes em dezembro de 2034. Pela primeira vez, uma nave espacial irá mudar de órbita de um planeta para orbitar uma das suas luas. Quando a JUICE chegar à lua Ganimedes, será também a primeira nave espacial a orbitar uma lua que não o satélite natural da Terra. Na parte final desta viagem, o instrumento GALA do DLR irá principalmente sondar a concha de gelo desta lua em busca de evidências de um oceano subterrâneo, antes da sonda colidir com a superfície da lua no final da missão.

Júpiter e as suas luas geladas

Júpiter foi formado após o nascimento do Sol, há cerca de 4,5 mil milhões de anos. A gravidade juntou gás e poeira para criar este gigante gasoso, cujo diâmetro de 138.000 quilómetros é mais de 10 vezes superior ao da Terra. Júpiter absorveu a maior parte da massa remanescente da formação do Sol e acabou com mais do dobro do material que todos os outros corpos do Sistema Solar juntos. De facto, Júpiter tem os mesmos componentes que uma estrela, mas não se tornou suficientemente massivo para se transformar numa.

Suspeita-se que as luas Ganimedes, Calisto e Europa, também referidas como as "luas galileanas" em honra ao seu descobridor, abriguem oceanos de água sob as suas superfícies geladas. Este é o elemento que torna a Terra tão única e é considerado um pré-requisito fundamental para a vida.

Júpiter e as suas luas geladas não são apenas uma parte significativa do Sistema Solar, como podem também ajudar os cientistas a aprender mais sobre o ambiente em torno de outras estrelas. Já foram descobertos milhares de exoplanetas. Muitos destes mundos distantes são gigantes de gás como Júpiter. Estão demasiado longe para o envio e estudo por naves espaciais, mas, ao estudar Júpiter, podem ser tiradas conclusões sobre características destes mundos.

// DLR (comunicado de imprensa)
// ESA - Siga o lançamento da JUICE (comunicado de imprensa)
// Kit de lançamento da JUICE da ESA (PDF)

Quer saber mais?

JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer):
ESA
Wikipedia

Júpiter:
NASA
CCVAlg - Astronomia
Nine Planets
Wikipedia

Io:
CCVAlg - Astronomia
NASA
Wikipedia

Europa:
CCVAlg - Astronomia
NASA
Wikipedia

Ganimedes:
CCVAlg - Astronomia
NASA
Wikipedia

Calisto:
CCVAlg - Astronomia
NASA
Wikipedia

Europa Clipper:
NASA
Wikipedia