As detecções da nave espacial Juno podem destruir ideias sobre da origem da luz zodiacal
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| Crédito: NASA |
Olhe para o céu noturno um pouco antes do amanhecer ou após o anoitecer e poderá ver uma tênue coluna de luz se estendendo do horizonte. Esse brilho luminoso é a luz zodiacal, ou luz do sol refletida em direção à Terra por uma nuvem de minúsculas partículas de poeira orbitando o sol. Os astrônomos há muito pensam que a poeira é trazida para o interior do sistema solar por algumas famílias de asteroides e cometas que se aventuram de longe.
Mas agora, uma equipe de cientistas Juno argumenta que Marte pode ser o culpado. Eles publicaram sua descoberta online pela primeira vez em 11 de novembro de 2020, no Journal of Geophysical Research: Planets, com um artigo final revisado por pares publicado em 9 de março de 2021.
Um instrumento a bordo da espaçonave Juno detectou por acaso partículas de poeira se chocando contra a espaçonave durante sua jornada da Terra a Júpiter. Os impactos forneceram pistas importantes sobre a origem e evolução orbital da poeira, resolvendo algumas variações misteriosas da luz zodiacal.
Embora sua descoberta tenha grandes implicações, os cientistas que passaram anos estudando detritos cósmicos não planejaram fazê-lo. “Nunca pensei que estaríamos procurando poeira interplanetária”, disse John Leif Jørgensen, professor da Universidade Técnica da Dinamarca.
Jørgensen projetou os rastreadores de quatro estrelas que fazem parte da investigação do magnetômetro de Juno. Essas câmeras a bordo tiram fotos do céu a cada quarto de segundo para determinar a orientação de Juno no espaço, reconhecendo padrões de estrelas em suas imagens - uma tarefa de engenharia essencial para a precisão do magnetômetro.
Mas Jørgensen esperava que suas câmeras também pudessem avistar um asteroide desconhecido. Então, ele programou uma câmera para relatar coisas que apareceram em várias imagens consecutivas, mas não estavam no catálogo de objetos celestes conhecidos.
Ele não esperava ver muito: quase todos os objetos no céu são contabilizados no catálogo de estrelas. Então, quando a câmera começou a transmitir milhares de imagens de objetos não identificáveis - listras aparecendo e depois desaparecendo misteriosamente - Jørgensen e seus colegas ficaram perplexos. “Estávamos olhando as imagens e dizendo: 'O que poderia ser isso?'”, Disse ele.
Jørgensen e sua equipe consideraram muitas causas plausíveis e algumas implausíveis. Havia a possibilidade enervante de que a câmera estelar tivesse captado um tanque de combustível vazando em Juno. “Nós pensamos: 'Algo está realmente errado'”, disse Jørgensen. “As imagens pareciam que alguém estava sacudindo uma toalha de mesa empoeirada pela janela.”
Não foi até que os pesquisadores calcularam o tamanho aparente e a velocidade dos objetos nas imagens que eles finalmente perceberam algo: grãos de poeira se chocaram contra Juno a cerca de 10.000 milhas (ou 16.000 quilômetros) por hora, lascando pedaços submilimétricos. "Mesmo que estejamos falando sobre objetos com apenas uma pequena quantidade de massa, eles têm um impacto terrível ", disse Jack Connerney , chefe de investigação do magnetômetro de Juno e investigador principal adjunto da missão, que trabalha no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt , Maryland.
No final das contas, o spray de detritos estava vindo dos painéis solares expansivos de Juno - o maior e mais sensível detector de poeira não intencional já construído.
“Cada fragmento que rastreamos registra o impacto de uma partícula de poeira interplanetária, permitindo-nos compilar uma distribuição de poeira ao longo do caminho de Juno”, disse Connerney. Juno foi lançado em 2011. Depois de uma manobra no espaço profundo no cinturão de asteróides em 2012, ele retornou ao sistema solar interno para uma ajuda da gravidade da Terra em 2013, que catapultou a espaçonave em direção a Júpiter.
Connerney e Jørgensen notaram que a maioria dos impactos de poeira foram registrados entre a Terra e o cinturão de asteróides, com lacunas na distribuição relacionadas à influência da gravidade de Júpiter. Segundo os cientistas, esta foi uma revelação radical. Até agora, os cientistas não conseguiam medir a distribuição dessas partículas de poeira no espaço. Os detectores de poeira dedicados têm áreas de coleta limitadas e, portanto, sensibilidade limitada a uma população esparsa de poeira. Eles contam principalmente as partículas de poeira mais abundantes e muito menores do espaço interestelar. Em comparação, os painéis solares expansivos da Juno têm 1.000 vezes mais área de coleta do que a maioria dos detectores de poeira.
Os cientistas de Juno determinaram que a nuvem de poeira termina na Terra porque a gravidade da Terra suga toda a poeira que chega perto dela. “Essa é a poeira que vemos como luz zodiacal”, disse Jørgensen.
Já a borda externa, cerca de 2 unidades astronômicas (UA) do Sol (1 UA é a distância entre a Terra e o Sol), termina logo além de Marte. Nesse ponto, relatam os cientistas, a influência da gravidade de Júpiter atua como uma barreira, impedindo que as partículas de poeira atravessem do sistema solar interno para o espaço profundo. Este mesmo fenômeno, conhecido como ressonância orbital, também funciona no sentido inverso, onde bloqueia a poeira originada no espaço profundo de passar para o sistema solar interno.
A profunda influência da barreira gravitacional indica que as partículas de poeira estão em uma órbita quase circular em torno do Sol, disse Jørgensen. “E o único objeto que conhecemos em uma órbita quase circular em torno de 2 UA é Marte, então o pensamento natural é que Marte é uma fonte dessa poeira”, disse ele.
“A distribuição de poeira que medimos é mais consistente com a variação da luz zodiacal observada”, disse Connerney. Os pesquisadores desenvolveram um modelo de computador para prever a luz refletida pela nuvem de poeira, dispersa pela interação gravitacional com Júpiter, que espalha a poeira em um disco mais espesso. O espalhamento depende apenas de duas quantidades: a inclinação da poeira para a eclíptica e sua excentricidade orbital. Quando os pesquisadores conectaram os elementos orbitais de Marte, a distribuição previu com precisão a assinatura reveladora da variação da luz zodiacal perto da eclíptica. “Isso é, na minha opinião, uma confirmação de que sabemos exatamente como essas partículas estão orbitando em nosso sistema solar”, disse Connerney, “e onde elas se originam”.
Embora haja boas evidências agora de que Marte, o planeta mais empoeirado que conhecemos, é a fonte da luz zodiacal, Jørgensen e seus colegas ainda não podem explicar como a poeira pode ter escapado das garras da gravidade marciana. Eles esperam que outros cientistas os ajudem.
Nesse ínterim, os pesquisadores observam que encontrar a verdadeira distribuição e densidade das partículas de poeira no sistema solar ajudará os engenheiros a projetar materiais para espaçonaves que podem suportar melhor os impactos da poeira. Conhecer a distribuição precisa de poeira também pode orientar o projeto de trajetórias de vôo para futuras espaçonaves, a fim de evitar a maior concentração de partículas. Partículas minúsculas viajando em velocidades tão altas podem arrancar até 1.000 vezes sua massa de uma espaçonave.
Os painéis solares de Juno escaparam de danos porque as células solares estão bem protegidas contra impactos na parte de trás - ou lado escuro - do painel pela estrutura de suporte.
Bibliografia:
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