Lucy passará apenas cerca de 24 horas observando durante a missão de 12 anos.
Nossas naves espaciais já visitaram a maioria dos bolsões do sistema solar até agora, mas uma nova região está prestes a ser submetida à inspeção robótica: os dois aglomerados de asteróides que flanqueiam o poderoso Júpiter em sua órbita.
Embora os cientistas tenham detectado milhares dos chamados asteróides Trojans nesses dois enxames, nenhuma missão jamais viu um de perto. Isso mudará em 2027, quando uma missão batizada de Lucy fará seu primeiro de cinco sobrevôos que transformarão alguns cavalos de Tróia de partículas difusas de luz em mundos únicos. E não se trata apenas de rochas espaciais: os retratos resultantes podem ajudar os cientistas a reunir uma imagem melhor dos primeiros dias do sistema solar.
“Tenho sonhado em enviar uma espaçonave para os asteróides Trojans há mais de uma década”, disse Cathy Olkin, investigadora principal adjunta da missão e cientista planetária do Southwest Research Institute (SwRI) no Colorado, ao Space.com. “Esta oportunidade é simplesmente excelente.”
A missão Lucy de US $ 981 milhões da NASA, com lançamento previsto para sábado (16 de outubro) às 5:34 am EDT (0934 GMT), é uma expedição ousada que fará seis sobrevôos cuidadosamente orquestrados: um no cinturão de asteróides principal e o resto entre os Trojans de Júpiter. A agenda da missão depende da coleta de dados ágil necessária para visitas aéreas e um alinhamento celestial conveniente que oferece aos cientistas um verdadeiro tesouro de oito rochas espaciais intrigantes.
“Tivemos uma sorte incrível em conseguir um conjunto tão rico de alvos”, disse Hal Levison, o principal investigador da missão e outro cientista planetário do SwRI, ao Space.com. “Alguns desses objetos seriam objetos interessantes para enviar espaçonaves, mesmo que esse fosse o único alvo para o qual a espaçonave iria.”
Esse é um modelo que as recentes missões de asteróides como o Hayabusa2 do Japão e o OSIRIS-REx da NASA seguiram; cada espaçonave passou meses estudando seu asteróide próximo à Terra antes de, eventualmente, obter uma amostra para entregar aos cientistas.
Mas Lucy não pode ficar em nenhuma rocha espacial sem quebrar a margem, já que orbitar um asteróide requer muito mais combustível do que voar além de um. Em vez disso, Lucy se tornará a primeira missão a fazer tantos voos no sistema solar externo e se aproximará de seus alvos a um ritmo acelerado de 5 a 9 quilômetros por segundo. Isso representa um número impressionante de 18.000 a 32.400 km / h.
Para entender a enormidade desse desafio, Olkin sugeriu imaginar uma corrida de 10 km – mas em apenas um ou dois segundos. “Eu realmente amo o desafio, porque faz a ciência retornar muito mais rica”, disse Olkin. “Com um sobrevôo, cada momento é precioso.”
Da mesma forma, embora a missão se estenda por 12 anos, Lucy fará a maior parte de seu trabalho em um total de cerca de 24 horas, disse Levison.
O fascínio dos troianos
Da Terra, os cientistas não conseguem ver muitos detalhes sobre um determinado cavalo de Tróia. Mas entre os dois aglomerados de asteróides em Júpiter, os astrônomos identificaram mais de 10.000 corpos presos nas vagas de estacionamento gravitacional à frente e atrás do planeta gigante gasoso em sua trilha orbital ao redor do sol. (Esses aglomerados são chamados de enxames L4 e L5, um aceno para o termo técnico para esses pontos de equilíbrio gravitacionais, chamados de pontos de Lagrange.)
E à distância, os cientistas notaram uma diversidade incomum entre os asteróides Trojans, especialmente em termos de sua cor, que varia do cinza ao vermelho e está ligada às diferenças esperadas na composição química.
“Eles ocupam uma região muito pequena do espaço e, no entanto, são muito diferentes uns dos outros”, disse Levison. “Eles realmente são um mistério.”
Levison há muito suspeita que uma melhor compreensão dos Trojans pode aprimorar a imagem dos cientistas de como o sistema solar veio a ser do jeito que é, com planetas que parecem impossíveis de se formar onde são encontrados hoje. Um modelo que ele ajudou a desenvolver em 2005 sugere que os quatro planetas gigantes formados relativamente perto do Sol, em seguida, migraram para fora, espalhando no processo pequenos pedaços de destroços como asteróides para o interior do sistema solar.
Ele disse que espera que os dados recolhidos por Lucy dêem aos cientistas uma melhor compreensão de quão intimamente esta e outras teorias correspondem ao passado real do sistema solar. Quando ele entrou no campo na década de 1980, disse ele, os cientistas tinham poucas teorias, mas agora isso mudou. “Chegamos ao ponto em que acho que temos mais ideias flutuando e não temos os dados para descobrir qual é a certa”, disse Levison.
Seu palpite é que as diferentes cores em exibição entre os troianos representam a formação a diferentes distâncias do Sol, com os planetas migrantes empurrando-os para as regiões gravitacionalmente estáveis à frente e atrás de Júpiter.
A comparação entre os troianos e entre asteróides em geral está no cerne da ciência de Lucy. “Esses caras estão sentados no mesmo lugar e, portanto, têm o mesmo caminho evolutivo desde que ficaram presos em seu enxame”, disse Levison. “Portanto, as diferenças que vemos realmente serão diferenças fundamentais nos corpos.”
Para tanto, os voos são coordenados para que os cientistas possam comparar facilmente os detalhes das observações coletadas em diferentes asteróides. Entre outras coisas, as observações incluem fotografias coloridas da superfície dos Trojans, espectrometria infravermelha para identificar diferentes compostos em suas superfícies e análise do sinal de comunicação de Lucy da Terra que dirá aos cientistas a densidade de cada asteróide.
Um roteiro rico
A equipe construiu o itinerário da espaçonave em torno de dois asteróides que geralmente eram bastante semelhantes em tamanho e órbita, mas um cinza e outro vermelho.
“Se encontrarmos um par como esse, saberemos que eles têm a mesma história de colisão porque estão nas mesmas órbitas, têm o mesmo tamanho, a mesma radiação solar – tudo isso tem sido o mesmo nos últimos 4 bilhões de anos, mais ou menos “, disse Levison. “Portanto, se víssemos diferenças entre os dois, saberíamos que isso estava nos dizendo algo importante sobre suas propriedades intrínsecas.”
Esse par de espinha dorsal é Eurybates e Orus. Os cientistas estimam que os dois asteróides têm cerca de 40 milhas (64 quilômetros) de largura; Eurybates é bastante cinza e provavelmente rico em carbono, enquanto Orus é bastante vermelho e provavelmente rico em materiais orgânicos. Lucy fará esses voos em 12 de agosto de 2027 e 11 de novembro de 2028, os outros voos no itinerário são coincidências, objetos que Lucy voaria perto o suficiente para que a espaçonave pudesse fazer um pequeno desvio turístico.
“Foi aí que começamos e o resto foi sorte, basicamente”, disse Levison.
A sorte começa com o primeiro sobrevôo de Lucy, em abril de 2025, de um asteróide do cinturão principal agora apelidado de Donaldjohanson em homenagem ao antropólogo que descobriu o fóssil que deu nome à missão Lucy, um hominídeo que viveu no que hoje é a Etiópia, há 3,2 milhões de anos.
O sobrevôo é um bônus – o asteróide estará perto do caminho que Lucy terá que viajar de qualquer maneira em sua jornada para os Trojans – mas o objeto ainda é intrigante. É um membro de um aglomerado de asteróides que são fragmentos de uma rocha espacial muito maior que foi despedaçada, um tipo de asteróide que os cientistas nunca viram antes. E os astrônomos até sabem quando ocorreu a colisão em questão.
“Este objeto é muito jovem”, disse Levison. “Estima-se que tenha uma idade entre 100 e 200 milhões de anos, o que o torna uma das coisas mais jovens do sistema solar.”
Para os Trojans
O primeiro alvo de Trojan de Lucy é Eurybates, o componente cinza do par no centro do projeto da missão. Como Donaldjohanson, é um fragmento de um impacto. “É o maior asteróide de uma família colisional, o que o torna muito interessante”, disse Olkin.
Os cientistas conhecem essa história porque Euribates é cercado por uma série de peças menores que se movem ao longo de uma órbita quase idêntica, o marcador de uma família colisional. Eurybates já surpreendeu os cientistas durante o trabalho de planejamento da missão.
Em 2019, astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble avistaram um asteróide muito menor circulando o corpo principal de Euribates – uma pequena lua – com a descoberta confirmada em 2020. Agora chamado de Queta, o satélite tem talvez 1 quilômetro de diâmetro e circunda Euribates a cada 84 dias ou mais. Queta é um pedaço muito menor do mesmo asteróide ao qual Eurybates pertenceu.
Levison disse que espera que a visita ajude os cientistas a entender as colisões, que são uma etapa crucial da formação do planeta. “Vemos o maior membro dessa população, o mais brilhante dos caras na moita, e ao redor dele está uma das menores coisas, então comparar esses dois objetos também vai ser interessante”, disse ele.
Em seguida, Lucy fará três sobrevôos rápidos. Primeiro, em setembro de 2027, Polymele, um asteróide avermelhado pequeno que também pode representar um fragmento de uma rocha perdida maior. Sete meses depois, chega Leucus, com um giro estranhamente lento que provavelmente afeta a temperatura do asteróide. Em seguida, vem Orus, o membro vermelho do par de comparação de cores em torno do qual Lucy foi construída.
Essa programação significa que a maior parte dos voos de Lucy ocorrerá durante apenas 15 meses no final de 2027 e 2028, observou Olkin. “Vai ser uma época muito ocupada.”
Um grande final
Todos esses Trojans estão no enxame L4, que corre à frente de Júpiter em sua órbita. Após esta explosão de sobrevoos, Lucy irá voltar em direção ao sol para completar outro sobrevôo da Terra, que colocará a espaçonave no caminho certo para visitar o enxame L5 que segue atrás de Júpiter no início de 2030.
E nesse enxame está outro prêmio da missão: um par de rochas quase do mesmo tamanho orbitando uma a outra, apelidadas de Patroclus e Menoetius, pelas quais Lucy voará em 2033.
“Este é, devo admitir, meu favorito – eu sei que você não deveria ter filhos favoritos, mas este é o meu favorito”, disse Levison sobre o par, chamado de binário.
Esses binários de tamanho uniforme são raros no sistema solar interno e no cinturão de asteróides principal, onde os cientistas podem estudar esses escombros com mais facilidade. Mas observações mais recentes no Cinturão de Kuiper de pequenos corpos além de Netuno mostram que nesta vizinhança externa, binários bem equilibrados são bastante comuns.
E a essa distância, os objetos estão essencialmente intocados. “Essas coisas estão longe o suficiente do sistema planetário para que a violência da formação do planeta nunca as tenha afetado”, disse Levison. A teoria, então, é que Pátroclo e Menoécio é um dos poucos binários de massa igual anteriormente abundantes no coração do sistema solar que sobreviveram à destruição dos primeiros dias do sistema solar.
“É um dos únicos sobreviventes que podemos facilmente chegar com uma espaçonave”, disse Levison. “Para mim, isso é muito profundo.”
E, de acordo com o trabalho de comparação de Lucy, Patroclus e Menoetius servirão como um contraste chave para o primeiro Trojan da espaçonave, Eurybates. “Estamos passando por um objeto que passou por uma colisão realmente massiva e, portanto, meio que estava começando a se envolver na formação do planeta, e um objeto que consideramos intocado”, disse Levison. “Ser capaz de comparar essas duas coisas vai ser muito, muito importante.”
Mas tanto Olkin quanto Levison esperam que Lucy faça muito mais ciência e veja rochas muito mais estranhas do que eles podem delinear daqui da Terra.
“Não sei o que veremos, então não posso dizer que tenho uma expectativa disso ou daquilo”, disse Olkin. “Vamos enviar uma espaçonave para lá e aprender sobre ela porque esse é o processo de como fazemos ciência.”
Publicado em 15/10/2021 13h08
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