A missão da NASA ao maior asteroide metálico do sistema solar promete nos mostrar o núcleo de ferro-níquel de um planeta morto. Novas pesquisas, no entanto, sugerem que este asteroide é muito mais.
Pouco depois de 01:00 em 8 de fevereiro de 1969, uma bola de fogo branco-azulada cruzou o céu acima do sudoeste dos Estados Unidos e norte do México. Um meteoro sendo sugado pela gravidade da Terra explodiu na atmosfera. Rochas queimadas choveram sobre uma área de 200 milhas quadradas ao redor de Pueblito de Allende, em Chihuahua, onde os moradores recolheram os primeiros pedaços de detritos. Uma caça ao tesouro começou imediatamente. Crianças e outros moradores usaram sacos plásticos de doces para pegar meteoritos nas margens das rodovias, perto das casas, nos campos de feijão. Os cientistas também desceram na paisagem chaparral pontilhada de cactos. A NASA até enviou pesquisadores; eles estavam se preparando para a próxima missão Apollo 11 à lua e trataram o acidente como um ensaio geral para estudar amostras lunares. Nos primeiros meses após a queda, as equipes descobriram cerca de 2 toneladas de material e pelo menos 37 laboratórios em 13 países receberam amostras. Desde muito antes que alguém pudesse sonhar em enviar astronautas e robôs para coletar rochas no espaço, observar meteoritos era a melhor maneira de ver de perto os antigos blocos de construção do nosso sistema solar.
O meteorito Allende, como ficou conhecido, foi o maior objeto desse tipo já encontrado. E, como o garoto-propaganda do material mais antigo do nosso sistema solar, tornou-se talvez o meteorito mais estudado do mundo. Seus espécimes continham grãos de poeira que estavam entre os primeiros sólidos forjados na nebulosa que girava em torno do Sol há mais de 4,5 bilhões de anos. Essa poeira se condensaria em seixos, depois em rochas, depois em pedregulhos do tamanho de cidades – do tamanho de estados. Ele acabaria por formar os primeiros mini-planetas, ou planetesimais, que se transformariam em mundos como a Terra ou seriam destruídos no violento playground cósmico, algumas das peças acabando espalhadas em um campo de detritos agora conhecido como o principal cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter.
Cerca de 40 anos depois, o meteorito Allende caiu no centro de um novo mistério. Ben Weiss, um cientista planetário do MIT, descobriu que suas amostras pareciam ter a marca de um antigo campo magnético. Durante décadas, os cientistas assumiram que os dois principais tipos de meteoritos – condritos e acondritos – vinham de duas classes separadas de corpos-mãe. Allende pertencia aos condritos, considerados rochas espaciais imaculadas e nunca derretidas que se formaram a partir de poeira protoplanetária. Acondritos – como meteoritos feitos da Lua e de Marte – são pedaços quebrados de planetas ou planetesimais relativamente pequeninos que incham até derreter seu interior. Nesse cenário, metais pesados como níquel e ferro afundam no núcleo enquanto materiais mais leves flutuam na superfície. A suposição era de que o mecanismo que produz um campo magnético dentro do núcleo de um acondrito pai era exclusivo dessa classe de meteorito. Mas, Weiss se perguntou, se Allende nunca fizera parte de uma dessas rochas espaciais derretidas, como poderia ser magnetizada?
Em 2009, Lindy Elkins-Tanton, então colega de Weiss no MIT, propôs que Allende poderia ser um pedaço de um objeto híbrido, que havia derretido por dentro, mas não por fora, uma teoria surpreendente na época. “Isso causou grandes ondas na comunidade científica e deixou todo mundo muito chateado”, lembra ela. “Foi uma daquelas pequenas tempestades em um bule que acontecem na pesquisa acadêmica.” Naturalmente, muitos cientistas relutam em mudar ideias antigas sem evidências extensas, mas cerca de uma década depois de desencadear essa controvérsia, Elkins-Tanton está liderando uma missão que pode resolver perguntas não respondidas sobre antigos núcleos planetesimais flutuando no espaço – e voltar no tempo estudar a própria formação da Terra.
Em agosto, uma espaçonave será lançada em uma jornada de 41 meses para visitar Psyche, o maior asteroide metálico do nosso sistema solar. Suspeita-se que o gigante seja o núcleo de ferro-níquel de um planeta em crescimento cujas camadas externas foram despojadas em golpes cósmicos. Nunca teremos uma visão direta do núcleo da Terra – pelo menos não até desenvolvermos a tecnologia sobre-humana para perfurar 3.100 milhas e suportar temperaturas de 9.000 ° F e pressão 3 milhões de vezes a da atmosfera. Psyche, no entanto, oferece a chance de olhar para o coração de um planeta, aprender sobre o sistema solar primitivo e a fonte de campos magnéticos como aquele que protege a Terra da radiação cósmica e talvez tenha permitido a evolução da vida complexa.
Uma equipe de quase 800 pessoas está em um momento crítico à frente da missão, também chamada de Psyche. Mas à medida que a janela de lançamento se aproxima, o asteroide está se tornando um alvo muito mais estranho do que a NASA pode ter esperado quando aprovou o projeto de US $ 850 milhões há cinco anos. Na época, estimava-se que Psyche era 90% metal. Análises recentes sugerem que a porcentagem é muito alta. Portanto, os pesquisadores estão apresentando novas hipóteses para explicar suas propriedades – hipóteses que eles realmente poderão testar depois que a espaçonave chegar em órbita ao redor do asteroide em 2026.
“Provavelmente tudo o que eu disser hoje será considerado errado quando estivermos lá. Essa é a beleza, a emoção e a compulsão da exploração espacial.”
Lindy Elkins-Tanton
Psyche é realmente o núcleo exposto de um planeta? Ou é simplesmente uma pilha de escombros ricos em metal? Um mundo estranho com restos de vulcões borbulhantes de metal? Algo deslumbrante, como uma classe gigantesca e reluzente de meteorito? “Esta é a parte que eu amo sobre isso”, diz Elkins-Tanton, agora vice-presidente da Iniciativa Interplanetária da Universidade Estadual do Arizona, bem como o principal investigador de Psyche. “Nenhuma dessas respostas que estamos apresentando para explicar os dados existentes são respostas simples e óbvias. São todos eventos de baixa probabilidade, o que talvez faça sentido, porque parece que há apenas uma Psyche por aí.”
Por enquanto, a noção principal da equipe continua sendo que Psyche é o remanescente de um núcleo despedaçado. “Outra é que é algo que nunca vimos antes”, diz Jim Bell, cientista da missão também na ASU. Uma ideia é que Psyche poderia ser um mundo dominado por metais que se formou muito perto do Sol e de alguma forma chegou ao cinturão de asteróides, diz ele. “Não sabemos como são esses objetos porque eles se foram. Eles caíram no sol, eles se fundiram nos planetas terrestres. Então, mesmo que estejamos errados, vamos aprender algo muito legal.”
Talvez os asteróides possam nos tornar ricos através da mineração espacial, ou extintos como os dinossauros, mas talvez sejam mais dignos de exploração porque guardam os segredos do passado do nosso sistema solar. As rochas mais antigas da Terra foram derretidas e trituradas tantas vezes que é raro encontrar vestígios de sua história de 4,5 bilhões de anos. Se nosso planeta perdeu toda a memória de sua infância, então visitar um asteroide pode ser como espiar suas fotos de bebê.
Os primeiros asteroides foram observados há cerca de 220 anos. Com base em um modelo falho do sistema solar, os astrônomos concluíram que deveria haver um planeta entre Marte e Júpiter. Para caçá-lo, uma sociedade conhecida como die Himmelspolizei, “a Polícia Celestial”, formada na Alemanha para atribuir a cada membro uma fatia de céu de 15 graus para escanear. Em vez de localizar um único mundo, encontrou vários, que agora sabemos serem asteróides. Nas décadas seguintes, observadores de estrelas descobririam corpos como Ceres, Pallas, Juno e Vesta. Em março de 1852, o astrônomo italiano Annibale de Gasparis, do Observatório de Nápoles, identificou Psyche, o 16º objeto desse tipo, e o nomeou em homenagem à deusa grega da alma.
Técnicas mais avançadas, desde então, refinaram um pouco nossa imagem de Psyche. Por exemplo, os espectrômetros podem decifrar a composição de um mundo distante observando os diferentes comprimentos de onda de luz que os minerais refletem. Na década de 1970, os astrônomos descobriram que um pequeno grupo de asteróides era semelhante a meteoritos de ferro que caíram na Terra. Na década de 1980, eles reconheceram Psyche como o maior desses asteróides de classe M, ou metálicos, no cinturão principal, e teorizaram que era o remanescente de um núcleo planetário morto.
Psyche não estava na mente de Elkins-Tanton quando ela se juntou a seu colega Weiss no outono de 2009 para debater por que o meteorito Allende foi magnetizado. Em meia hora, ela desenhou um diagrama em seu quadro branco mostrando um estranho objeto híbrido que começou a derreter de dentro para fora sob o calor extremo dos isótopos radioativos. “Ela estava basicamente fazendo um ponto muito simples de que talvez não derretesse completamente, o que parece tão óbvio”, diz Weiss. “Eu nunca fiz isso antes ou depois, mas pegamos nossa câmera e tiramos uma foto.”
Na época, os astrônomos estavam começando a derrubar a sabedoria dos livros de que o sistema solar primitivo se formou de maneira metódica e majestosa. Em vez disso, eles favoreceram uma infância violenta na qual processos de alta energia formaram rapidamente planetesimais e planetas. A teoria que Weiss e Elkins-Tanton apresentaram em salas de conferência lotadas em 2010 e depois publicadas na revista Earth and Planetary Science Letters em 2011 contribuiu para essa nova visão. Bruce Bills e Daniel Wenkert, dois pesquisadores do Jet Propulsion Laboratory da NASA na Califórnia, ficaram intrigados o suficiente com a ideia de convidar os cientistas do MIT para Pasadena para a Innovation Foundry do laboratório, uma incubadora para ideias de missões. Eles poderiam projetar uma viagem espacial que os deixaria realmente ver o interior de asteróides e descobrir se alguns poderiam realmente ser esses corpos híbridos? À medida que os especialistas do JPL analisavam alvos em potencial e trajetórias calculadas, o grupo rapidamente percebeu que um de seus candidatos era Psyche – não apenas qualquer bloco de construção, mas o mais provável de ser um núcleo real, algo que os cientistas nunca observaram. Elkins-Tanton e sua equipe começaram a trabalhar em uma proposta de visita.
No início de uma manhã de janeiro de 2017, o celular de Elkins-Tanton acendeu enquanto ela passava as férias de inverno nas colinas nevadas do oeste de Massachusetts. Era Thomas Zurbuchen, administrador associado da Diretoria de Missões Científicas da NASA. O serviço foi terrível, mas antes que a ligação fosse cortada, ela ouviu: “Posso dizer que acabei de acordar você, mas você vai ficar feliz por eu ter acordado”. Essa foi a recompensa do extenuante processo competitivo de lançar uma missão para o programa Discovery da NASA, o braço de exploração planetária de médio porte da agência, projetado para financiar missões baratas e eficientes a cada poucos anos.
Ao longo de sua carreira, Elkins-Tanton esteve em muitas situações inesperadas enquanto perseguia questões geológicas convincentes. Enquanto trabalhava em seu doutorado, quando ela queria reconstruir a temperatura e a composição da rocha dentro da lua há 3,5 bilhões de anos, ela olhou para o solo que os astronautas da Apollo trouxeram para casa. Mais tarde, quando ela estava investigando uma erupção vulcânica de 250 milhões de anos que estimulou mudanças climáticas que quase exterminaram a vida na Terra, ela viajou de helicóptero de carga e pequeno barco para cantos remotos da Sibéria caçando rochas. Apesar de tudo isso, nunca lhe ocorreu que um artigo de sua autoria levaria a uma missão real no espaço. Também nunca lhe ocorreu fazer uma tatuagem, mas alguns meses depois daquela ligação fatídica, ela estava sentada em uma sala de estar recebendo sua primeira tatuagem: um corte transversal de um planetesimal em sua mão. A artista sugeriu que ela considerasse um local menos chamativo, mas Elkins-Tanton não estava interessado. “Esta tatuagem está na minha mão porque esta missão é sobre fazer, construir, fazer, ir, não apenas ficar parado e pensar ou ter medo.”
O anúncio de uma nova missão da NASA pode causar uma mudança gravitacional no mundo da pesquisa espacial. Como alvo de uma nave real, Psyche começou a atrair mais observação. O cobiçado tempo do telescópio e as horas de laboratório foram subitamente dedicados ao objeto obscuro. Mas olhar para Psyche – que tem apenas cerca de 172 milhas de comprimento – não é fácil da Terra. (Se fosse, não haveria necessidade de ir visitar.)
“Você tem que se lembrar, com os asteroides, quando os observamos na maioria dos telescópios, você não vê nada além de um ponto”, diz Michael Shepard, um cientista planetário especializado em sensoriamento remoto e asteroides na Universidade de Bloomsburg, na Pensilvânia, mas não não faz parte da equipe Psyche. Pesquisadores como ele tiveram que ser criativos quando queriam determinar o tamanho, as características da superfície e a composição de um objeto distante e relativamente pequeno como Psyche.
Shepard liderou vários projetos para medi-lo e outros asteroides da classe M, cujos resultados começaram a sugerir que Psyche pode não ser tão metálico quanto se pensava anteriormente. Antes de seu colapso em 2020, o enorme prato refletor no Observatório de Arecibo, em Porto Rico, era um dos poucos lugares (e de longe o melhor) para medir a refletividade do radar dos corpos, uma medida que ajuda a determinar a composição. Ao longo de mais de uma década, Shepard viu os números de Psyche cair. “Isso ocorre principalmente porque só vemos o brilho quando é apontado em direções específicas”, diz ele. “O efeito da média trouxe a estimativa para baixo.”
O que realmente indicou que Psyche pode não ser tão metálica é sua densidade. Calcular essa métrica requer a massa e o tamanho de um objeto e, com mais observação, os números antes inconsistentes de Psyche começaram a convergir. Em uma avaliação pré-voo que Elkins-Tanton e seus colegas publicaram em fevereiro de 2020, eles dizem que as melhores medições colocam a densidade do asteroide entre cerca de 3,4 e 4,1 gramas por centímetro cúbico. Um núcleo de ferro-níquel intacto deve ser o dobro disso. (A água tem uma densidade de 1 grama por centímetro cúbico. A maioria das rochas tem cerca de 3. O ferro-níquel tem cerca de 8.) Como resultado, as estimativas agora colocam Psyche em apenas 30 a 60 por cento de metal.
“Esse paradigma de um pedaço de ferro sólido flutuando pelo espaço parece não estar mais correto”, diz Katherine de Kleer, cientista planetária do Instituto de Tecnologia da Califórnia que não está envolvida na missão, mas observou e estudou Psyche. “Então agora estamos tentando entender o que é e como se formou.”
Como se pode explicar o material perdido de Psyche? Alguns cientistas se perguntam se pode ser todo de metal, mas poroso como uma pilha de escombros – mas é improvável que um objeto tão grande perca calor com rapidez suficiente para ficar esburacado. Como a refletividade do radar parece ser maior em certas regiões, alguns pesquisadores, incluindo Brandon Johnson, cientista planetário da Purdue University, em Indiana, teorizaram que vulcões de ferro podem ter entrado em erupção pela superfície do mundo à medida que esfriavam de fora para dentro.
“Na verdade, eu esperava um pouco de resistência porque a ideia é meio louca”, diz Johnson, o principal autor de um dos artigos que modelam o chamado ferrovulcanismo em Psyche. Ele ficou agradavelmente surpreso ao encontrar outros trabalhando com o conceito. Como ninguém jamais viu tal fluxo na Terra ou em qualquer outro lugar, Arianna Soldati, vulcanóloga da Universidade Estadual da Carolina do Norte em Raleigh, tentou fazer um. Usando um forno no Projeto Lava da Universidade de Syracuse, em Nova York, sua equipe derreteu basalto rico em metal, derramou a lava em uma encosta coberta de areia e observou como ela fluía. Os padrões podem ajudá-los a identificar os traços de atividade semelhante em Psyche.
Do outro lado do globo, experimentos igualmente imaginativos sondaram a aparente geologia mista de Psyche. Um asteroide antigo teria sido exposto a inúmeros impactos. Guy Libourel, cosmoquímico do Observatoire de la Côte d’Azur, na França, liderou testes criando essas colisões em miniatura. Em um laboratório no Japão, seus colegas atiraram pequenas contas de basalto em superfícies de aço e ferro em velocidades ridiculamente altas, em torno de pouco mais de 3 milhas por segundo. (Um rifle pode disparar uma bala a quase dois terços de uma milha por segundo.) Eles encontraram o basalto derretido pelo calor do impacto e achatado como uma panqueca sobre a superfície do alvo. Eles argumentam que talvez o metal de Psyche esteja camuflado por um revestimento de rocha vítrea importada por meio de impactos. Isso poderia explicar por que não parece haver tanto metal na superfície – ou naqueles de seus primos da classe M, aliás. Asteroides metálicos são raros e, à medida que obtemos medições remotas adicionais, nenhum parece ter densidades que indiquem que são feitos puramente de núcleos de ferro-níquel. “Veremos em 2026 qual é a verdade”, diz Libourel.
No final deste verão, alguns membros da equipe Psyche vão suportar o calor e a umidade da Flórida para assistir a uma bola de fogo cruzar o céu. Um foguete SpaceX Falcon Heavy carregado com cerca de 44.000 libras de propelente escapará da gravidade da Terra carregando Psyche, um satélite de comunicações Maxar reaproveitado do tamanho de um carro. Uma vez liberada da carga útil, a espaçonave começará uma jornada de 1,5 bilhão de milhas, girando em torno de Marte para uma assistência de gravidade e, em seguida, usando o sistema de propulsão elétrica solar da Maxar para ir ao espaço profundo.
“Estamos sob pressão”, diz Henry Stone, gerente do projeto Psyche do JPL. Como a jornada depende dessa assistência por gravidade, a equipe tem uma janela restrita para o lançamento que abre em agosto e fecha algumas semanas depois.
Se tudo correr bem, a espaçonave chegará ao seu destino em janeiro de 2026 e operará por quase dois anos. Suas câmeras capturarão todas as crateras, penhascos e outras surpresas topográficas do asteroide em imagens de alta resolução. (O instrumento é multiespectral, o que significa que possui filtros que podem detectar assinaturas invisíveis de minerais como oldhamita, olivina e piroxênio que ajudariam os cientistas a descobrir como o asteroide se formou.)
Mais dados permitem que os cientistas da missão mapeiem melhor Psyche e entendam seu campo gravitacional, para que a espaçonave desça em uma série de órbitas progressivamente mais baixas. O tempo todo, seus sensores magnetômetros, montados em uma lança de 6 pés, devem descobrir se o corpo tem um campo magnético antigo preservado, o que seria uma grande pista de que já foi parte de uma massa com uma rotação polar, parcialmente núcleo de ferro-níquel fundido. “Nunca vimos o campo magnético de um asteroide, mas essa coisa com certeza parece uma boa aposta para procurar isso”, diz Weiss, do MIT, que está liderando a investigação do magnetômetro.
O espectrômetro de raios gama e nêutrons, apoiado em outro boom, detectará assinaturas de energia criadas quando raios cósmicos destroem átomos no asteroide. Essas medições ajudarão a determinar a composição elementar de Psyche até um metro abaixo da superfície, mapeando os depósitos de metais e silicatos que podem mostrar se a superfície é a de um corpo condrítico ou acondrítico.
Talvez o mais emocionante para os pesquisadores que não estão envolvidos na missão, as imagens capturadas pela espaçonave ficarão online publicamente em 30 minutos. Compartilhar se encaixa com as filosofias de liderança que Elkins-Tanton vem aprimorando enquanto gerencia uma equipe de centenas de pessoas. Isso a fez pensar em como grandes projetos científicos podem ser mais ambiciosos e enfrentar problemas maiores. Como você garante que todos os pesquisadores participantes não voltem correndo para seus laboratórios com suas fatias de dados, para nunca mais serem ouvidos? Como você faz um projeto mais do que a soma de suas partes? Ela está evangelizando seus colegas cientistas para jogar fora o modelo de herói que eleva apenas os investigadores principais famosos e carismáticos. Ela não se importa em publicar imagens com falhas que precisam ser corrigidas se isso significar que uma pode estar cheia de surpresas com as quais sua comunidade pode se empolgar.
Outras missões recentes a asteróides deveriam tê-los preparado para algumas visões inesperadas. Na década de 2010, quando duas missões separadas de retorno de amostras, a Hayabusa2 do Japão e a OSIRIS-REx da NASA, se aproximaram de seus respectivos alvos, Ryugu e Bennu, os cientistas viram que ambos os asteroides estavam repletos de pedregulhos, não cobertos por regolito de granulação fina como esperado. Os pesquisadores que foram sugados para o mundo de Psyche estão empolgados com o fato de o espaço para descobertas nesta missão estar aberto e ansiosos para pousar nas perguntas que ainda não sabem que deveriam fazer.
“Provavelmente tudo o que eu disser hoje será considerado errado quando chegarmos lá”, diz Elkins-Tanton. “Essa é a beleza, a emoção e a compulsão da exploração espacial.”
Publicado em 24/04/2022 20h33
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