O filósofo Nicholas Rescher escreveu certa vez:"As descobertas científicas muitas vezes não são feitas com base em algum plano de investigação bem elaborado, mas por um golpe de pura sorte. "

Para uma equipe de pesquisadores do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins (APL) em Laurel, Maryland, essa afirmação não poderia ser mais verdadeira.

O que começou como uma simulação para garantir instrumentos na superfície de Mercúrio da NASA, Ambiente Espacial, A nave espacial de Geoquímica e Alcance (MESSENGER) funcionou corretamente e mais tarde se transformou em uma saga de 10 anos que resultou em uma descoberta casual não relacionada ao planeta-alvo da missão, Mercúrio. É sobre Vênus e sua atmosfera.

A equipe relata 20 de abril em Astronomia da Natureza que os dados coletados fortuitamente por MESSENGER revelam um aumento repentino nas concentrações de nitrogênio a cerca de 30 milhas acima da superfície de Vênus, demonstrando que a atmosfera do planeta não é uniformemente misturada, como esperado. Essa descoberta abala a compreensão sobre a atmosfera de Vênus que prevaleceu por décadas.

A história começou em junho de 2007, quando o MESSENGER navegou acima de Vênus para seu segundo sobrevôo antes de virar em direção a Mercúrio. As equipes de instrumentos da missão aproveitaram a oportunidade para testar seus dispositivos e coletar dados antes que o show real fosse definido para começar, cerca de seis meses depois.

Entre os membros da equipe estava David Lawrence, um físico nuclear da APL. Ele era o cientista de instrumentos do espectrômetro de nêutrons da MESSENGER, que detecta nêutrons soltos no espaço a partir de raios cósmicos colidindo com moléculas na atmosfera ou superfície de um planeta. O objetivo era encontrar os sinais reveladores de nêutrons vindos de átomos de hidrogênio em moléculas de água que foram suspeitas (e posteriormente confirmadas) de estarem congeladas nas sombras da cratera nos pólos de Mercúrio.

Sobre Vênus, Contudo, Lawrence queria apenas coletar alguns dados para verificar se o instrumento estava funcionando corretamente. Uma verificação inicial mostrou que funcionou, e os dados foram tabulados.

Mas em 2010, Lawrence revisitou essas medidas, desta vez com Patrick Peplowski, outro físico nuclear da APL. Apesar de 50 anos enviando missões robóticas a Vênus, incluindo 13 sondas atmosféricas ou sondas, muita incerteza sobre a concentração de nitrogênio na atmosfera de Vênus, especialmente entre 30 e 60 milhas acima da superfície, permaneceu.

Isso intrigou Peplowski e Lawrence porque o nitrogênio é a segunda molécula mais abundante que flutua na atmosfera de Vênus, após o dióxido de carbono.

"A incerteza não estava necessariamente apenas no instrumento MESSENGER - poderia estar em todo o planeta, "Lawrence disse.

Lawrence conhecia um jornal de 1962, Contudo, que a espectroscopia de nêutrons sugerida pode ajudar a determinar a concentração de nitrogênio atmosférico de Vênus. O nitrogênio é bastante bom na eliminação de nêutrons soltos, ao contrário de carbono e oxigênio, quais são alguns dos piores. Então, em Vênus, o número de nêutrons que um instrumento detecta deve depender da quantidade de nitrogênio atmosférico.

MESSENGER acabou de coletar essas informações.

A dupla fez uma simulação de computador que dividiu a atmosfera de 60 milhas do planeta em bandas nas quais eles poderiam manipular a concentração de nitrogênio e modelar de forma realista quantos nêutrons sairiam para a espaçonave acima.

Quando eles compararam seus modelos com os dados do MESSENGER, eles descobriram que a melhor combinação era quando o nitrogênio atmosférico representava 5% do volume, cerca de 1,5 vezes a medida mais baixa na atmosfera. E todos os nêutrons vieram de uma região entre aproximadamente 35 e 60 milhas acima da superfície - exatamente onde havia a maior incerteza.

"Foi um golpe de sorte, "Disse Peplowski.

Por que o nitrogênio aumenta em grandes altitudes permanece desconhecido. A descoberta deles levantou mais do que algumas sobrancelhas, Peplowski disse, mas não porque as pessoas ficaram maravilhadas.

"Muitos cientistas pareceram surpresos que isso fosse algo que valesse a pena investigar, "Peplowski disse." A noção de que há uma concentração de nitrogênio mais alta na alta atmosfera do que na baixa estava fora do alcance do pensamento das pessoas. "

Eles já se depararam com esse impasse antes ao tentar obter financiamento para concluir o estudo. O projeto teve o dinheiro negado três vezes por ser considerado um beco sem saída. Os dados de que eles precisavam para se sentirem confiantes em seus resultados e levar seu estudo até a linha de chegada vieram por sorte através de Jack Wilson, um cientista do APL que por acaso estava analisando os mesmos dados do MESSENGER para um projeto não relacionado.

Depois que a equipe apresentou os resultados preliminares durante uma conferência em 2016, a Agência Espacial Federal Russa citou seu trabalho em sua missão Venera-D para estudar a atmosfera e a superfície de Vênus. Atualmente, duas propostas de missão em consideração para o Programa de Descoberta da NASA - DAVINCI + e VERITAS, ambos incluem cientistas do APL em suas equipes - também têm como objetivo estudar a atmosfera de Vênus com mais detalhes.

Peplowski e Lawrence dizem que este novo resultado ressalta a cautela que os pesquisadores precisam ao tirar conclusões sobre os dados atmosféricos, especialmente com o crescente interesse em atmosferas planetárias em outros sistemas solares.

"Ainda estamos aprendendo coisas fundamentais sobre Vênus e sua atmosfera, e é nosso vizinho, "Peplowski disse." Vale a pena questionar que os cientistas podem falar com confiança sobre as atmosferas de exoplanetas que estão a centenas ou milhares de anos-luz de distância. "

Tirar conclusões rigorosas e convincentes requer uma ampla gama de dados.

Mas obter esses dados às vezes pode exigir um pouco de sorte.