Em suas últimas órbitas em 2017, a longa nave Cassini mergulhou entre os anéis de Saturno e sua atmosfera superior e se banhou em uma torrente de poeira que os astrônomos chamam de "chuva anelar".

Em pesquisa publicada hoje em Ciência , Hsiang-Wen (Sean) Hsu, de CU Boulder, e seus colegas relatam que coletaram com sucesso material microscópico fluindo dos anéis do planeta.

"Nossas medições mostram o que exatamente são esses materiais, como eles são distribuídos e quanta poeira está entrando em Saturno, "disse Hsu, autor principal do artigo e pesquisador associado do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial (LASP).

As evidências, que foram feitos com os instrumentos Cosmic Dust Analyzer e Radio and Plasma Wave Science da Cassini, veio um pouco mais de um ano depois que a espaçonave queimou na atmosfera de Saturno. Eles decorrem do "grand finale da missão, "em que a Cassini completou uma série de manobras arriscadas para passar por baixo dos anéis do planeta a velocidades de 75, 000 milhas por hora.

Capturar poeira nessas condições foi um golpe de engenharia e navegação, disseram os pesquisadores - um agarre e fugir que a equipe da missão vinha planejando desde 2010.

"Esta é a primeira vez que peças dos anéis de Saturno foram analisadas com um instrumento feito pelo homem, "disse Sascha Kempf, co-autor do novo estudo e pesquisador associado do LASP e professor associado do Departamento de Física. "Se você tivesse nos perguntado anos atrás se isso era mesmo possível, teríamos lhe dito 'de jeito nenhum'. "

A pesquisa faz parte de uma série de estudos das últimas órbitas da Cassini que aparecem hoje na Science. O Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA administrou a missão, que foi um esforço cooperativo da NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Italiana. Ralf Srama, da Universidade de Stuttgart, conduz pesquisas usando o Cosmic Dust Analyzer da espaçonave, e William Kurth, da Universidade de Iowa, dirige Radio and Plasma Wave Science.

Bela física

Pegar aquela chuva anelar - que os astrofísicos previram com base em estudos da atmosfera superior de Saturno - em ação não foi fácil:chegar perto demais dos anéis de um planeta corre o risco de destruir a espaçonave.

Com a Cassini ficando sem combustível em 2017, Contudo, os cientistas da missão decidiram arriscar. Cassini fez 22 passes em torno de Saturno, enroscando-se entre o anel mais próximo do planeta e sua atmosfera superior, um espaço menor que 1, 200 milhas de largura.

Durante oito dessas órbitas finais, o Cosmic Dust Analyzer prendeu mais de 2, 700 partículas carregadas de poeira. Com base nos cálculos do grupo, isso é chuva anelar suficiente para enviar cerca de uma tonelada métrica de material para a atmosfera de Saturno a cada segundo.

Mas essas partículas não caíram diretamente no planeta apenas pela gravidade. Em vez de, a equipe suspeita que eles giram ao longo das linhas do campo magnético de Saturno como um ioiô antes de cair na atmosfera.

"É uma bela demonstração da física em ação, "disse o co-autor do estudo Mihály Horányi, professor de física na CU Boulder.

Bolas de neve sujas

Os pesquisadores também puderam estudar de que era feita aquela poeira planetária. A maioria das partículas eram pedaços de gelo de água - o principal componente dos anéis de Saturno. Mas a espaçonave também coletou muitos silicatos minúsculos, uma classe de moléculas que constituem muitas rochas espaciais.

Essa descoberta é importante, Hsu disse, porque poderia ajudar a responder a uma pergunta incômoda sobre Saturno:quantos anos têm seus anéis? Ele explicou que os objetos gelados no espaço são um pouco como as estantes de livros da sua casa.

"É realmente difícil manter uma superfície de gelo pura no sistema solar porque você sempre tem material sujo vindo em sua direção, "Hsu disse." Uma das coisas que queremos entender é como os anéis estão limpos ou sujos. "

Se os cientistas puderem identificar os tipos exatos de silicatos que revestem os anéis de Saturno, eles podem saber se esses recursos têm bilhões de anos ou muito mais jovens. Os colegas de Hsu estão atualmente trabalhando para fazer essas identificações. Os pesquisadores do LASP também estão construindo sobre o que aprenderam com o Analisador de Pó Cósmico da Cassini para projetar instrumentos de captura de poeira semelhantes para as missões Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP) e Europa Clipper da NASA.

Quanto à Cassini, "Tenho certeza de que ainda haverá surpresas por vir, "disse Horányi, que também é co-investigador do Cosmic Dust Analyzer. "Ainda temos uma enorme quantidade de dados que precisamos classificar e analisar."