Joe Nuth adora poeira. Entre os astrônomos, isso o coloca em minoria.

"Os astrônomos tradicionais - as pessoas que olham para galáxias e estrelas - eles odeiam poeira, "disse Nuth, um cientista planetário do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "São as coisas que estão em seu caminho."

Como a poeira terrestre que se acumula sob sua cama, a poeira cósmica é difícil de evitar. "É cerca de 2% do total, daqui para qualquer lugar, "disse Nuth. Mas não ocupa todo esse espaço para nada.

A poeira se condensa em asteróides e planetas. Nuvens de poeira gigantes podem transportar gases de uma estrela moribunda para fertilizar uma nova. A poeira ao redor de planetas jovens pode mantê-los aquecidos, fornecendo superfícies para a coleta de água e a formação de moléculas orgânicas. Mas se algum desses efeitos ocorre depende de como esses pequenos grãos de poeira são construídos, na menor das escalas.

É por isso que Nuth está lançando o Determinando Desconhecidos, mas Traços Significativos, ou foguete com sonda DUST. Uma colaboração entre a NASA e a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão, o foguete fará um breve vôo ao espaço, transportar equipamentos de laboratório para um ambiente de gravidade zero. Lá, Nuth e sua equipe vão construir seus próprios grãos de poeira, na esperança de esclarecer o papel desproporcional que essas minúsculas partículas desempenham em nosso universo. A primeira oportunidade do DUST de ser lançado do White Sands Missile Range no Novo México começa em 7 de outubro, 2019.

Levantando a poeira

Por mais prevalente que seja, a poeira cósmica não se forma facilmente. Os grãos de poeira nascem quando átomos individuais colidem e grudam uns nos outros. Mas no espaço, colisões diretas são raras (o espaço onde a poeira se forma é cerca de 2,7 bilhões de vezes menos denso que o ar ao nível do mar). Mesmo quando os átomos colidem, eles podem não grudar. Em um experimento anterior, Nuth descobriu que para cada 100, 000 colisões entre átomos de zinco, apenas três aderem a um cristal de poeira crescente.

Uma vez que alguns átomos se amontoam, uma torre vacilante semelhante a Jenga emerge. "Você está subindo uma escada de instabilidade, "disse Nuth." Pequenos aglomerados realmente querem se desfazer. "Mas se você puder cercar átomos suficientes em todos os lados, o sistema começa a se estabilizar. Você tem um grão de poeira crescendo.

É quando os próprios grãos de poeira colidem que as coisas ficam interessantes. Se eles se agruparem como neve em bolas de neve, eles não reagem muito com luz ou calor. Mas se, em vez disso, eles se ligam em rendados, estruturas semelhantes a flocos de neve, eles fazem muito mais. Esses agregados de poeira cristalina captam a luz das estrelas como uma vela, levando gases de uma estrela para a outra. Eles também retêm o calor, potencialmente mudando o destino dos planetas que eles cobrem. "Se você tem um planeta em crescimento cercado por um cobertor empoeirado, é um ambiente térmico diferente do que sem, "disse Nuth." A poeira afeta a maneira como os planetas crescem. "

Mas como esses grãos de poeira se formam e se agregam ainda não é bem compreendido. Descobrir isso pode render grandes retornos para a física espacial.

Coletando poeira

Até aqui, Nuth fez a maior parte de seu trabalho no laboratório, mas a gravidade da Terra impõe limitações severas. Seus experimentos requerem materiais de aquecimento a bem mais de 1000 graus Fahrenheit. Mas essas altas temperaturas criam convecção - a agitação do ar que acontece no seu forno - que não acontece no espaço profundo. "Para medir o crescimento do grão de poeira, precisamos de um ambiente constante, "disse Nuth. Para conseguir isso, você precisa ir para a microgravidade.

Nuth se juntou a seu ex-pós-doutorando Yuki Kimura, da Universidade de Hokkaido, no Japão, para lançar equipamentos de laboratório ao espaço. A carga útil, desenhado por Kimura, pesa cerca de 330 libras. "É quase tão grande quanto uma pequena motocicleta, "disse Kimura.

Dentro, um conjunto de fios de metal revestidos com silicatos de magnésio - supostas partículas de poeira - aguardam o lançamento. Uma vez que o foguete entra no espaço e experimenta a microgravidade, o fio se aquece e os átomos e moléculas se dispersam. Alguns colidem, bastão, e começar a formar grãos de poeira; outros não. Usando espectroscopia e outras medidas, o experimento DUST medirá quando os grãos começam a crescer e se ligam em agregados, observando em que temperatura e densidade eles se saem melhor. A carga útil irá então cair de volta para a Terra para ser coletada para análise posterior.

Quando a poeira baixar

Mesmo antes de recuperar a carga útil, Nuth estará no laboratório trabalhando na parte do experimento baseada na Terra. Sua pergunta é se a formação de grãos de poeira poderia ser mais simples do que o esperado.

Em princípio, grãos de poeira podem se formar a partir de qualquer um dos 92 elementos que ocorrem naturalmente na tabela periódica. "Mas é muito difícil modelar, "disse Nuth. Cada elemento tem suas peculiaridades; levá-los todos em consideração de uma vez é um grande desafio.

Em experimentos anteriores, Nuth aprendeu que alguns elementos bloqueiam uns aos outros:se o ferro entrar em um grão de poeira crescente, por exemplo, ele tende a manter o magnésio do lado de fora. Ele está explorando esse comportamento no laboratório, na esperança de reduzir uma equação de 92 variáveis ​​em algo muito mais gerenciável. "É muito mais fácil se você só precisa se preocupar com um ou dois materiais específicos, "disse Nuth.

Os resultados do foguete, emparelhado com o trabalho de Nuth no laboratório, visam esclarecer como funcionam os empoeirados 2% de nosso universo visível. Geral, o experimento DUST nos lembra que a chave para o inimaginavelmente grande às vezes está no incrivelmente minúsculo.

O foguete com sondagem DUST será lançado do White Sands Missile Range em um foguete Black Brant IX. Durante seu vôo de aproximadamente 14 minutos, o foguete atingirá uma altitude estimada de 200 milhas antes de cair de volta à Terra para se recuperar.