Estima-se que o asteroide que levou à extinção dos dinossauros tinha cerca de 10 quilómetros de diâmetro. Prevê-se que um objeto tão massivo atinja a Terra raramente, uma vez em cada 100 milhões a 500 milhões de anos.

Em contraste, asteroides muito mais pequenos, do tamanho de um autocarro, podem atingir a Terra com maior frequência, de poucos em poucos anos. Estes asteroides decamétricos, com apenas dezenas de metros de diâmetro, têm maior probabilidade de escapar à cintura principal de asteroides e migrar para se tornarem objetos próximos da Terra. Em caso de impacto, estas pequenas mas poderosas rochas espaciais podem provocar ondas de choque em regiões inteiras, como foi o caso do impacto de 1908 em Tunguska, na Sibéria, e do asteroide de 2013 que se fragmentou no céu sobre Chelyabinsk, nos Urais. A possibilidade de observar asteroides decamétricos da cintura principal forneceria uma janela para a origem dos meteoritos.

Agora, uma equipa internacional liderada por físicos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) descobriu uma forma de detetar asteroides decamétricos na cintura principal - um campo de destroços entre Marte e Júpiter onde orbitam milhões de asteroides. Até agora, os asteroides mais pequenos que os cientistas conseguiam distinguir tinham cerca de um quilómetro de diâmetro. Com a nova abordagem da equipa, os cientistas podem agora detetar asteroides na cintura principal com apenas 10 metros de diâmetro.

Num artigo científico publicado dia 9 de dezembro na revista Nature, os investigadores referem que utilizaram a sua abordagem para detetar mais de 100 novos asteroides decamétricos na cintura principal. As rochas espaciais variam entre o tamanho de um autocarro e o de vários estádios, e são os asteroides mais pequenos da cintura principal detetados até à data.

Os investigadores preveem que esta abordagem possa ser utilizada para identificar e localizar asteroides suscetíveis de se aproximarem da Terra.

"Conseguimos detetar objetos próximos da Terra até 10 metros de tamanho quando estão muito próximos da Terra", afirma o autor principal do estudo, Artem Burdanov, investigador do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT. "Temos agora uma forma de detetar estes pequenos asteroides quando estão muito mais longe, pelo que podemos fazer um seguimento orbital mais preciso, o que é fundamental para a defesa planetária".

Os coautores do estudo incluem os professores de ciência planetária do MIT Julien de Wit e Richard Binzel, juntamente com colaboradores de várias outras instituições, incluindo da Universidade de Liège na Bélgica, da Universidade Charles na Chéquia, da ESA e de instituições na Alemanha, incluindo o Instituto Max Planck para a Física Extraterrestre e a Universidade de Oldenburg.

Mudança de imagem

De Wit e a sua equipa concentram-se principalmente na procura e estudo de exoplanetas - mundos para lá do Sistema Solar que podem ser habitáveis. Os investigadores fazem parte do grupo que, em 2016, descobriu um sistema planetário em torno de TRAPPIST-1, uma estrela que se encontra a cerca de 40 anos-luz da Terra. Utilizando o TRAPPIST (Transiting Planets and Planetismals Small Telescope), no Chile, a equipa confirmou que a estrela alberga planetas rochosos do tamanho da Terra, vários dos quais se encontram na zona habitável.

Desde então, os cientistas têm treinado muitos telescópios, focados em vários comprimentos de onda, no sistema TRAPPIST-1 para caracterizar melhor os planetas e procurar sinais de vida. Com estas buscas, os astrónomos tiveram de escolher entre o "ruído" nas imagens dos telescópios, como qualquer gás, poeira e objetos planetários entre a Terra e a estrela, para decifrar mais claramente os planetas TRAPPIST-1. Muitas vezes, o ruído que descartam inclui asteroides passageiros.

"Para a maior parte dos astrónomos, os asteroides são vistos como os vermes do céu, no sentido em que atravessam o campo de visão e afetam os dados", diz De Wit.

De Wit e Burdanov perguntaram-se se os mesmos dados utilizados para procurar exoplanetas poderiam ser reciclados e explorados para encontrar asteroides no nosso próprio Sistema Solar. Para o fazer, recorreram à técnica de processamento de imagens "shift and stack", que começou a ser desenvolvida na década de 1990. O método consiste em utilizar várias imagens do mesmo campo de visão e "empilhá-las" para ver se um objeto ténue consegue ofuscar o ruído.

A aplicação deste método à procura de asteroides desconhecidos em imagens originalmente focadas em estrelas longínquas exigiria recursos computacionais significativos, uma vez que implicaria testar um grande número de cenários para a localização de um asteroide. Os investigadores teriam então de analisar milhares de imagens para cada cenário para verificar se um asteroide se encontra de facto onde se previa que estaria.

Com a nova abordagem da equipa, os cientistas podem agora detetar asteroides na cintura principal com apenas 10 metros de diâmetro. Crédito: Ella Maru/Julien de Wit

Há vários anos, Burdanov, de Wit e Samantha Hasler, aluna do MIT, descobriram que podiam fazer isso utilizando unidades de processamento gráfico de última geração que podem processar uma enorme quantidade de dados de imagem a alta velocidade.

Inicialmente, experimentaram a sua abordagem com os dados do levantamento SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars) - um sistema de telescópios terrestres que capta muitas imagens de uma estrela ao longo do tempo. Este esforço, juntamente com uma segunda aplicação que utiliza dados de um telescópio na Antártida, mostrou que os investigadores podiam, de facto, detetar uma grande quantidade de novos asteroides na cintura principal.

"Um espaço inexplorado"

Para o novo estudo, os investigadores procuraram mais asteroides, até tamanhos mais pequenos, utilizando dados do observatório mais poderoso do mundo - o Telescópio Espacial James Webb da NASA, que é particularmente sensível ao infravermelho em vez da luz visível. Acontece que os asteroides que orbitam na cintura principal são muito mais brilhantes nos comprimentos de onda infravermelhos do que nos comprimentos de onda visíveis, pelo que são muito mais fáceis de detetar com as capacidades infravermelhas do JWST.

A equipa aplicou a sua abordagem às imagens JWST de TRAPPIST-1. Os dados incluíam mais de 10.000 imagens da estrela, que foram originalmente obtidas para procurar sinais de atmosferas à volta dos planetas interiores do sistema. Após o processamento das imagens, os investigadores conseguiram detetar oito asteroides conhecidos na cintura principal. Depois, foram mais longe e descobriram 138 novos asteroides na cintura principal, todos com dezenas de metros de diâmetro - os mais pequenos asteroides da cintura principal detetados até à data. Suspeitam que alguns asteroides estão a caminho de se tornarem objetos próximos da Terra, enquanto um é provavelmente um troiano - um asteroide que segue Júpiter.

"Pensávamos que iríamos detetar apenas alguns objetos novos, mas detetámos muitos mais do que o esperado, especialmente os mais pequenos", diz de Wit. "É um sinal de que estamos a sondar um novo regime populacional, em que muitos mais objetos pequenos se formam através de 'cascatas' de colisões que são muito eficientes na decomposição de asteroides com menos de 100 metros".

"As estatísticas destes asteroides decamétricos da cintura principal são fundamentais para os modelos", acrescenta Miroslav Broz, coautor da Universidade Charles de Praga, na Chéquia, e especialista nas várias populações de asteroides do Sistema Solar. "De facto, estes são os detritos expelidos durante as colisões de asteroides maiores, com quilómetros de tamanho, que são observáveis e que frequentemente exibem órbitas semelhantes em relação ao Sol, pelo que os agrupamos em 'famílias' de asteroides".

"Este é um espaço totalmente novo e inexplorado em que estamos a entrar, graças às tecnologias modernas", diz Burdanov. "É um bom exemplo do que podemos fazer quando olhamos para os dados de forma diferente. Por vezes, há grandes benefícios e este é um deles".

// MIT (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Liège (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (DSpace@MIT)

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