Tecnologia Científica
Perguntas e respostas: como o Europa Clipper colocará câmeras em uma lua gelada distante
O cientista pesquisador do MIT Jason Soderblom descreve como a missão da NASA estudará a geologia e a composição da superfície da lua rica em água de Júpiter e avaliará seu potencial astrobiológico.
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Paige Colley - 19/10/2024
Uma representação artística do Europa Clipper orbitando Europa (primeiro plano) e Júpiter - Créditos: Imagem: NASA/JPL-Caltech
Com sua mais recente missão espacial lançada com sucesso, a NASA está pronta para retornar para uma investigação de perto da lua de Júpiter, Europa. Ontem às 12:06 pm EDT, o Europa Clipper decolou via foguete SpaceX Falcon Heavy em uma missão que dará uma olhada de perto na superfície gelada de Europa. Daqui a cinco anos, a espaçonave visitará a lua, que abriga um oceano de água coberto por uma camada de gelo. A missão da espaçonave é aprender mais sobre a composição e geologia da superfície e interior da lua e avaliar seu potencial astrobiológico. Devido ao ambiente de radiação intensa de Júpiter, o Europa Clipper conduzirá uma série de sobrevoos, com sua aproximação mais próxima trazendo-o a apenas 16 milhas da superfície de Europa.
O cientista pesquisador do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT, Jason Soderblom, é um co-investigador em dois dos instrumentos da espaçonave: o Europa Imaging System e o Mapping Imaging Spectrometer para Europa. Nos últimos nove anos, ele e seus colegas de equipe têm construído instrumentos de imagem e mapeamento para estudar a superfície de Europa em detalhes para obter uma melhor compreensão das características geológicas vistas anteriormente, bem como da composição química dos materiais presentes. Aqui, ele descreve os principais planos e objetivos da missão.
P: O que sabemos atualmente sobre a superfície de Europa?
R: Sabemos pelos dados da missão Galileo da NASA que a crosta da superfície é relativamente fina, mas não sabemos o quão fina ela é. Um dos objetivos da missão Europa Clipper é medir a espessura dessa camada de gelo. A superfície está cheia de fraturas que indicam que o tectonismo está ativamente ressurgindo a lua. Sua crosta é composta principalmente de gelo de água, mas também há exposições de material não-gelo ao longo dessas fraturas e cristas que acreditamos incluir material vindo de dentro de Europa.
Uma das coisas que torna a investigação dos materiais na superfície mais difícil é o ambiente. Júpiter é uma fonte significativa de radiação, e Europa está relativamente perto de Júpiter. Essa radiação modifica os materiais na superfície; entender que o dano da radiação é um componente-chave para entender a composição.
É isso também que impulsiona a missão estilo clipper e dá à missão seu nome: passamos por Europa, coletamos dados e então passamos a maior parte do nosso tempo fora do ambiente de radiação. Isso nos dá tempo para baixar os dados, analisá-los e fazer planos para o próximo sobrevoo.
P: Isso representou um desafio significativo no que diz respeito ao design do instrumento?
R: Sim, e essa é uma das razões pelas quais estamos retornando agora para fazer essa missão. O conceito dessa missão surgiu na época da missão Galileo, no final dos anos 1990, então já faz cerca de 25 anos desde que os cientistas quiseram realizar essa missão pela primeira vez. Muito desse tempo foi para descobrir como lidar com o ambiente de radiação.
Há muitos truques que desenvolvemos ao longo dos anos. Os instrumentos são fortemente blindados, e muita modelagem foi feita para descobrir exatamente onde colocar essa blindagem. Também desenvolvemos técnicas muito específicas para coletar dados. Por exemplo, ao fazer um monte de observações curtas, podemos procurar a assinatura desse ruído de radiação, removê-la dos pequenos pedaços de dados aqui e ali, adicionar os dados bons e terminar com uma observação de baixo ruído de radiação.
P: Você está envolvido com dois instrumentos diferentes de mapeamento e geração de imagens: o Europa Imaging System (EIS) e o Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE). Como eles são diferentes um do outro?
R: O sistema de câmera [EIS] é focado principalmente em entender a física e a geologia que estão conduzindo os processos na superfície, procurando por: zonas fraturadas; regiões que chamamos de terreno de caos, onde parece que icebergs foram suspensos em uma lama de água e se misturaram e se torceram; regiões onde acreditamos que a superfície está colidindo e a subducção está ocorrendo, então uma seção da superfície está passando por baixo da outra; e outras regiões que estão se espalhando, então uma nova superfície está sendo criada como nossas dorsais meso-oceânicas na Terra.
A função primária do espectrômetro [MISE] é restringir a composição da superfície. Em particular, estamos realmente interessados em seções onde achamos que água líquida pode ter chegado à superfície. Entender qual material vem de dentro de Europa e qual material está sendo depositado de fontes externas também é importante, e separar isso é necessário para entender a composição daqueles que vêm de Europa e usar isso para aprender sobre a composição do oceano subterrâneo.
Há uma intersecção entre esses dois, e esse é meu interesse na missão. Temos imagens coloridas com nosso sistema de imagens que podem fornecer alguma compreensão bruta da composição, e há um componente de mapeamento em nosso espectrômetro que nos permite entender como os materiais que estamos detectando são fisicamente distribuídos e correlacionados com a geologia. Então, há uma maneira de examinar a intersecção dessas duas disciplinas — extrapolar as informações composicionais derivadas do espectrômetro para resoluções muito mais altas usando a câmera, e extrapolar as informações geológicas que aprendemos com a câmera para as restrições composicionais do espectrômetro.
P: Como essas metas de missão se alinham com a pesquisa que você vem fazendo aqui no MIT?
R: Uma das outras missões principais em que estive envolvido foi a missão Cassini, trabalhando principalmente com a equipe do Visual and Infrared Spectrometer para entender a geologia e a composição da lua de Saturno, Titã. Esse instrumento é muito semelhante ao instrumento MISE, tanto em função quanto em objetivo científico, e então há uma conexão muito forte entre ele e a missão Europa Clipper. Outra missão, para a qual estou liderando a equipe de câmera, está trabalhando para recuperar uma amostra de um cometa, e minha função principal nessa missão é entender a geologia da superfície do cometa.
P: O que você mais está ansioso para aprender com a missão Europa Clipper?
R: Estou mais fascinado com algumas dessas características geológicas únicas que vemos na superfície de Europa, entendendo a composição do material envolvido e os processos que estão conduzindo essas características. Em particular, os terrenos de caos e as fraturas que vemos na superfície.
P: Vai demorar um pouco até que a nave finalmente chegue à Europa. Que trabalho precisa ser feito nesse meio tempo?
R: Um componente-chave desta missão será o trabalho de laboratório aqui na Terra, expandindo nossas bibliotecas espectrais para que, quando coletarmos um espectro da superfície de Europa, possamos compará-lo com medições de laboratório. Também estamos no processo de desenvolver uma série de modelos para nos permitir, por exemplo, entender como um material pode ser processado e mudar começando no oceano e subindo por fraturas e, eventualmente, até a superfície. Desenvolver esses modelos agora é uma parte importante antes de coletarmos esses dados, então podemos fazer correções e obter observações aprimoradas conforme a missão avança. Fazer o melhor e mais eficiente uso dos recursos da espaçonave requer uma capacidade de reprogramar e refinar observações em tempo real.
