A NASA está programada para lançar no sábado uma sonda em direção a aglomerados de asteróides ao longo do caminho orbital de Júpiter. Eles são conhecidos como enxames de Trojan e representam as regiões inexploradas finais de asteróides no sistema solar. A espaçonave, uma arqueóloga robótica do espaço profundo chamada Lucy, buscará responder a perguntas urgentes sobre as origens do sistema solar, como os planetas migraram para suas órbitas atuais e como a vida pode ter surgido na Terra.
“Nunca fomos tão longe para estudar asteróides”, disse Bill Nelson, o administrador da NASA. “Assim fazendo, seremos capazes de compreender melhor a formação do sistema solar e compreender melhor a nós mesmos e nosso desenvolvimento.”
Após um cruzeiro de seis anos, Lucy voará perto de sete asteróides troianos até 2033, completando circuitos selvagens do sol que evocam o contorno de uma pista de corrida de Fórmula 1 em algumas representações gráficas.
A espaçonave estudará a geologia, composição, densidade e estrutura dos Trojans, que são pequenos corpos presos em pontos estáveis ao longo da órbita do Sol de Júpiter, fixados em suas próprias órbitas à frente ou atrás do planeta massivo.
“É sempre interessante ir a algum lugar pela primeira vez”, disse Cathy Olkin, a investigadora principal adjunta da missão Lucy. “Cada vez que fazemos isso, aprendemos mais e mais sobre nosso sistema solar e a área do espaço em que vivemos.”
A humanidade explorou uma variedade de pequenos corpos rochosos em todo o sistema solar. A missão NEAR pousou em Eros, no cinturão de asteróides interno. A missão Dawn orbitava Ceres e Vesta, os dois maiores mundos no cinturão entre Marte e Júpiter. As missões Hayabusa do Japão e OSIRIS-REX da NASA completaram encontros próximos com asteróides próximos à Terra. E a missão New Horizons visitou Arrokoth, um objeto no distante cinturão de Kuiper do sistema solar.
Mas os troianos nas proximidades de Júpiter ainda precisam ser investigados. Cerca de 10.000 desses objetos foram descobertos. Quando o primeiro foi localizado, há mais de um século, os astrônomos começaram a batizá-los em homenagem aos heróis da Ilíada de Homero. O resultado foi o descritor geral de “Trojan”.
O nome da missão “Lucy” é uma referência ao esqueleto australopitecino de 3,2 milhões de anos descoberto em 1974, que revelou segredos da evolução humana. A equipe da NASA espera que a robótica Lucy faça o mesmo com a evolução do sistema solar, e a pré-história é um tema recorrente entre os cientistas da missão.
Tom Statler, o cientista do programa Lucy na NASA, descreve Lucy como “arqueologia planetária” e a compara ao estudo das pirâmides do Egito.
“Se você quiser entender como as pirâmides foram construídas, você pode ir e olhar para o lado de fora delas, você pode escalar por cima delas”, disse Statler. Fazer isso, no entanto, responderá muito pouco sobre como eles foram realmente construídos.
“Se você conseguir encontrar e escavar o canteiro de obras abandonado que fica ao lado das pirâmides, no entanto, e encontrar as ferramentas usadas para construí-las, e encontrar os blocos restantes – as coisas que se quebraram e moldaram, mas não foram usadas – então você começa a ter uma visão do interior de uma pirâmide e como ela foi parar lá ”, explicou ele.
“Isso é o que estamos fazendo com asteróides”, disse ele. “Estamos escavando as sobras do canteiro de obras.”
A missão nasceu da necessidade.
Trinta anos atrás, o conceito de formação planetária era muito mais ordenado do que é hoje. Uma estrela formada no centro de um disco giratório de material protoplanetário. Gradualmente, o material se condensou e foi coletado em oito planetas em órbitas simples (assim como em Plutão).
No entanto, quando Hal Levison, um cientista planetário, e outros teóricos tentaram simular a formação do sistema solar, eles repetidamente se depararam com um problema: era virtualmente impossível construir Urano e Netuno em suas órbitas atuais. Para explicar esses mundos, conhecidos como gigantes de gelo, o Dr. Levison, agora o principal investigador da missão Lucy, e três outros pesquisadores desenvolveram o modelo de Nice da evolução do sistema solar (batizado em homenagem à cidade na França).
O modelo sugere que os planetas gigantes se formaram muito mais perto do Sol do que suas órbitas atuais, e que as órbitas cada vez mais excêntricas de um jovem Júpiter e Saturno desestabilizaram e reorganizaram o sistema solar. No processo, conforme os planetas gigantes se moviam e Urano e Netuno saltavam para fora, eles espalharam os pequenos corpos do sistema solar. Alguns cometas e asteróides foram lançados nas profundezas do sistema solar externo e outros foram totalmente ejetados na Via Láctea.
Uma pequena minoria de asteróides espalhados foi capturada em dois dos pontos permanentes de Lagrange de Júpiter, que são regiões do espaço onde as influências gravitacional e orbital do planeta e do sol estão equilibradas. As regiões conduzem e seguem Júpiter em sua órbita. Esses asteróides são os enxames de Trojan.
Hoje, o modelo de Nice oferece a compreensão predominante de como um disco de poeira e gás, cerca de 4,6 bilhões de anos atrás, tornou-se um sistema de planetas girando em torno de um sol. Além disso, as observações de telescópios de exoplanetas levaram a uma reavaliação científica mais ampla de como os sistemas estelares, incluindo o nosso, podem se formar. Algumas estrelas distantes são orbitadas por planetas gigantes que estão mais perto delas do que Mercúrio está do nosso sol.
O Dr. Levison passou a acreditar que as idéias da comunidade científica planetária sobre a formação planetária ultrapassaram os dados de que dispunha. A melhor maneira de restringir variáveis no modelo de Nice seria levar em consideração as origens dos cavalos de Troia.
“Uma das coisas surpreendentes sobre a população de Trojan é que eles são fisicamente muito diferentes uns dos outros, mas ocupam uma região realmente pequena do espaço”, disse ele. “Essa diversidade naquela pequena região está nos dizendo algo importante sobre a evolução inicial do sistema solar.”
Para entender os segredos trancados nas órbitas dos troianos, o Dr. Levison precisava persuadir a NASA a construir uma espaçonave para estudá-los e determinar o que se formou e onde. Lucy é o resultado. Foi escolhido para voo em 2014 através de Programa de descoberta da NASA, em que os cientistas competem por propostas de missões menores.
O estudo de imagens de câmeras será uma parte importante dos esforços científicos da equipe de Lucy. Contando o número de crateras localizadas em cada asteróide, a idade da superfície de um objeto é revelada. (Superfícies mais antigas terão sido atingidas por mais impactadores e, portanto, mostrarão mais crateras.) Os cientistas também analisarão as imagens retornadas para a distribuição de cor nas superfícies dos asteróides, o que pode ser um indicador do que as rochas são feitas: Térmicas as medições ajudarão a identificar as composições e estruturas dos asteróides. Eles também usarão espectros infravermelhos para medir a presença de minerais, gelo e moléculas orgânicas.
A NASA está interessada em encontrar material orgânico primordial em asteróides porque bilhões de anos atrás, eles podem ter semeado a Terra com os ingredientes químicos necessários para a vida.
Apesar dos Trojans compartilharem uma órbita com Júpiter, Lucy não visitará Júpiter. Antes mesmo de a nave ser lançada da Terra, ela estará mais perto de Júpiter do que quando visitar os Trojans.
Durante sua missão de 12 anos, ele será alimentado por dois painéis solares gigantes que são armazenados no lançamento e gradualmente se expandem para fora como ventiladores dobráveis. A trajetória semelhante a uma montanha-russa de Lucy o levará mais longe do que qualquer espaçonave movida a energia solar já voou. E ele estará se movendo a cerca de seis milhas por segundo em seu ritmo mais rápido.
“Sua velocidade será como correr 10 km a cada segundo”, disse Olkin.
A espaçonave estará em uma órbita sofisticada de loop-the-loops através do sistema solar, circulando o sol, pegando a gravidade da Terra para propulsão livre para o caminho orbital de Júpiter em um ponto conhecido como Lagrange 4. A gravidade o levará de volta ao redor do sol para a Terra, cuja gravidade o lançará novamente para fora, desta vez para Lagrange 5, e de volta, o processo se repetindo. A trajetória é determinada pelas posições dos planetas e da gravidade auxilia, o que significa que a espaçonave, se nada a parar, continuará a fazer isso por centenas de milhares – senão milhões – de anos.
Cada encontro ocorrerá a uma altitude de 600 milhas ou menos da superfície do Trojan. Após o sobrevoo final, dependendo da saúde de Lucy, a NASA pode mirar em futuros asteróides e outros objetos celestes para análises.
“À medida que voamos passando por um asteróide de Trojan, estamos coletando dados”, disse Olkin. Os instrumentos científicos de Lucy são montados em uma plataforma móvel de apontamento conectada à espaçonave. Câmeras de rastreamento alimentam imagens para computadores de bordo que mantêm os instrumentos científicos travados no alvo, independentemente da posição da espaçonave. Lucy irá coletar dados para a rotação completa de cada asteróide, alguns dos quais giram mais rápido do que outros.
A sonda chegará ao primeiro alvo – um asteróide entre Marte e Júpiter chamado 52246 Donaldjohanson, em homenagem ao descobridor do esqueleto Lucy – em 2025. Este não é um Trojan, e é mais como um voo de ensaio para a missão. Durante as campanhas de observação, os cientistas descobriram que Donaldjohanson tem provavelmente apenas 100 milhões de anos, o que o torna um dos objetos mais jovens do sistema solar e um alvo digno de exploração por si só.
Dois anos depois, a espaçonave voará pelo primeiro asteróide de Tróia, 3548 Eurybates, que também tem uma pequena lua, Queta. Eurybates já fez parte de outro asteróide destruído. Essa origem também pode explicar sua lua. O segundo alvo, 15094 Polymele, é o menor dos alvos não lunares de Lucy. Os cientistas planetários estarão observando atentamente as características e densidade de sua superfície. Em geral, os objetos que se formaram perto do sol são mais densos do que os objetos que se formaram mais longe.
A próxima espaçonave voará pelo asteróide 11351 Leucus, que tem uma “rotação lenta”, cujo dia dura cerca de 400 horas. Sua forma é de particular interesse. O asteróide final do primeiro loop da trajetória de Lucy é 21900 Orus. Os cientistas estão interessados nas diferenças entre seu terreno e o de Euribates.
Em 2028, Lucy começará sua varredura de um lado do sistema solar para o outro para visitar o enxame oposto de Trojan. Depois de passar pela Terra para ganhar velocidade, a espaçonave irá, em 2033, voar para 617 Patroclus e Menoetius, asteróides binários que giram em torno de um centro de massa comum. Esses estão entre os maiores corpos de Trojan conhecidos, e os cientistas querem saber se seu emparelhamento é um sinal de que vieram de mais longe no sistema solar, onde esses binários são mais comuns.
Depois desse encontro final planejado, a missão poderia ser estendida pela NASA para estudar mais corpos pequenos. Mas mesmo que a missão termine na década de 2030, pode haver outro ato: Lucy ainda estará voando pelos pontos Jovian Lagrange e girando de volta ao redor da Terra, ida e volta, ida e volta. Como tal, a agência equipou Lucy com uma “cápsula do tempo” de poesia, citações e letras de músicas, na esperança de que os humanos futuros viajantes espaciais possam um dia recuperar a espaçonave e compartilhar com nossos descendentes uma dica de como deve ter sido a vida como nas idades pré-históricas do século 21.
Se Lucy retornar dados sugerindo que os Trojans se formaram em lugares diferentes a distâncias diferentes do sol e foram então levados para suas órbitas atuais, isso seria uma evidência corroborante significativa para o modelo de Nice.
Por outro lado, quando a missão principal de Lucy for concluída e todos os dados forem retornados, isso pode ter revelado algo totalmente inesperado sobre como o sistema solar evoluiu. Isso, diz o líder da missão, seria uma coisa boa.
“Minha esperança”, disse Levison, “será olhar para os modelos atuais de formação do sistema solar – incluindo meu próprio trabalho – e dizer: ‘Não, está tudo errado. Não foi tão simples e temos que começar de novo. ‘”
Discussão sobre isso post