Toda a história da existência humana é uma pequena mancha nos 4,5 bilhões de anos de história do nosso sistema solar. Ninguém estava por perto para ver os planetas se formando e passando por mudanças dramáticas antes de se estabelecerem em sua configuração atual. Para entender o que veio antes de nós - antes da vida na Terra e antes da própria Terra - os cientistas precisam procurar pistas para esse misterioso passado distante.

Essas pistas vêm na forma de asteróides, cometas e outros pequenos objetos. Como detetives vasculhando evidências forenses, os cientistas examinam cuidadosamente esses pequenos corpos em busca de percepções sobre nossas origens. Eles falam de uma época em que inúmeros meteoros e asteróides choveram sobre os planetas, queimado no Sol, dispararam para além da órbita de Netuno ou colidiram entre si e se estilhaçaram em corpos menores. Distante, cometas gelados ao asteróide que encerrou o reinado dos dinossauros, cada rocha espacial contém pistas para eventos épicos que moldaram o sistema solar como o conhecemos hoje - incluindo a vida na Terra.

As missões da NASA para estudar esses "não planetas" nos ajudam a entender como os planetas, incluindo a Terra, se formaram, localize os perigos dos objetos que se aproximam e pense no futuro da exploração. Eles desempenharam papéis importantes na história do nosso sistema solar, e reflita como isso continua mudando hoje.

"Eles podem não ter vulcões gigantes, oceanos globais ou tempestades de poeira, mas pequenos mundos podem responder às grandes questões que temos sobre as origens do nosso sistema solar, "disse Lori Glaze, diretor interino da Divisão de Ciência Planetária na sede da NASA em Washington.

A NASA tem uma longa história de exploração de pequenos corpos, começando com o sobrevôo de Galileu em 1991 do asteróide Gaspra. A primeira espaçonave a orbitar um asteróide, Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) Shoemaker, também pousou com sucesso no asteróide Eros em 2000 e fez medições que originalmente não haviam sido planejadas. A missão Deep Impact conduziu uma sonda ao Cometa Tempel 1 em 2005 e levou os cientistas a repensar onde os cometas se formaram. Esforços mais recentes se baseiam nesses sucessos e continuarão a nos ensinar mais sobre nosso sistema solar. Esta é uma visão geral do que podemos aprender:

Blocos de construção de planetas

Nosso sistema solar, como o conhecemos hoje, formou-se a partir de grãos de poeira - minúsculas partículas de rocha, metal e gelo - girando em um disco ao redor de nosso Sol infantil. A maior parte do material deste disco caiu na estrela recém-nascida, mas algumas partes evitaram esse destino e permaneceram juntas, crescendo em asteróides, cometas e até planetas. Muitas sobras desse processo sobreviveram até hoje. O crescimento de planetas a partir de objetos menores é um pedaço de nossa história que asteróides e cometas podem nos ajudar a investigar.

"Asteróides, cometas e outros pequenos corpos contêm material do nascimento do sistema solar. Se quisermos saber de onde viemos, devemos estudar esses objetos, "Glaze disse.

Dois fósseis antigos que fornecem pistas para esta história são Vesta e Ceres, os maiores corpos no cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter. Nave espacial Dawn da NASA, que recentemente encerrou sua missão, orbitou os dois e mostrou definitivamente que eles não fazem parte do "clube do asteróide" regular. Embora muitos asteróides sejam coleções soltas de entulho, os interiores de Vesta e Ceres são em camadas, com o material mais denso em seus núcleos. (Em termos científicos, diz-se que seus interiores são "diferenciados". Isso indica que ambos os corpos estavam a caminho de se tornarem planetas, mas seu crescimento foi atrofiado - eles nunca tiveram material suficiente para ficar tão grandes quanto os planetas principais.

Mas enquanto Vesta está muito seco, Ceres está molhado. Pode ter até 25 por cento de água, principalmente ligado a minerais ou gelo, com a possibilidade de líquido subterrâneo. A presença de amônia em Ceres também é interessante, porque normalmente requer temperaturas mais baixas do que a localização atual de Ceres. Isso indica que o planeta anão pode ter se formado além de Júpiter e migrado para dentro, ou pelo menos materiais incorporados que se originaram mais longe do sol. O mistério das origens de Ceres mostra como a formação planetária pode ser complexa, e ressalta a complicada história de nosso sistema solar.

Embora possamos estudar indiretamente os interiores profundos dos planetas em busca de pistas sobre suas origens, como a missão InSight da NASA fará em Marte, é impossível perfurar o núcleo de qualquer objeto de tamanho considerável no espaço, incluindo a Terra. No entanto, um objeto raro chamado Psique pode oferecer a oportunidade de explorar o núcleo de um corpo semelhante a um planeta sem qualquer escavação. O asteróide Psique parece ser o núcleo exposto de ferro e níquel de um protoplaneta - um pequeno mundo que se formou no início da história do nosso sistema solar, mas nunca atingiu o tamanho planetário. Como Vesta e Ceres, Psiquê viu seu caminho para o planeta ser interrompido. Missão Psyche da NASA, lançamento em 2022, ajudará a contar a história da formação do planeta, estudando este objeto de metal em detalhes.

Mais longe, A nave espacial New Horizons da NASA está atualmente a caminho de um objeto distante chamado 2014 MU69, apelidado de "Ultima Thule" pela missão. Um bilhão de milhas mais longe do Sol do que Plutão, MU69 é um residente do Cinturão de Kuiper, uma região de objetos ricos em gelo além da órbita de Netuno. Objetos como MU69 podem representar o mais primitivo, ou inalterado, material que permanece no sistema solar. Enquanto os planetas orbitam em elipses ao redor do Sol, MU69 e muitos outros objetos do Cinturão de Kuiper têm órbitas muito circulares, sugerindo que eles não mudaram de seus caminhos originais em 4,5 bilhões de anos. Esses objetos podem representar os blocos de construção de Plutão e outros mundos gelados distantes como ele. A New Horizons fará sua abordagem mais próxima do MU69 em 1º de janeiro, 2019 - o sobrevôo planetário mais distante da história.

"Ultima Thule é incrivelmente cientificamente valioso para a compreensão da origem do nosso sistema solar e seus planetas, "disse Alan Stern, investigador principal da New Horizons, baseado no Southwest Research Institute em Boulder, Colorado. "É antigo e puro, e não é como nada que vimos antes. "

Entrega dos Elementos da Vida

Mundos pequenos também são provavelmente responsáveis ​​por semear a Terra com os ingredientes para a vida. Estudar quanta água eles têm é uma evidência de como ajudaram a semear a vida na Terra.

"Os pequenos corpos são os revolucionários. Eles participam da evolução lenta e constante de nosso sistema solar ao longo do tempo, e influenciar as atmosferas planetárias e as oportunidades de vida. A Terra faz parte dessa história, "disse o cientista-chefe da NASA, Jim Green.

Um exemplo de um asteróide contendo os blocos de construção da vida é Bennu, o alvo do OSIRIS-REx da NASA (Origins, Interpretação Espectral, Identificação de recursos, Missão Security-Regolith Explorer). Bennu pode ser carregado com moléculas de carbono e água, ambos são necessários para a vida como a conhecemos. Conforme a Terra se formou, e depois, objetos como Bennu choveram e entregaram esses materiais ao nosso planeta. Esses objetos não tinham oceanos próprios, mas sim moléculas de água ligadas aos minerais. Acredita-se que até 80% da água da Terra venha de pequenos corpos como o Bennu. Ao estudar Bennu, podemos entender melhor os tipos de objetos que permitiram a uma jovem Terra estéril florescer com vida.

Bennu provavelmente se originou no cinturão de asteróides principal entre Marte e Júpiter, e acredita-se que tenha sobrevivido a uma colisão catastrófica que aconteceu entre 800 milhões e 2 bilhões de anos atrás. Os cientistas pensam um grande, asteróide rico em carbono quebrado em milhares de pedaços, e Bennu é um dos remanescentes. Em vez de um objeto sólido, Bennu é considerado uma "pilha de escombros" asteróide - uma coleção solta de rochas grudadas pela gravidade e outra força que os cientistas chamam de "coesão". OSIRIS-REx, que chegará a Bennu no início de dezembro de 2018, após uma jornada de 2 bilhões de quilômetros (1,2 bilhão de milhas), e trará de volta uma amostra deste objeto intrigante para a Terra em uma cápsula de retorno de amostra em 2023.

A missão japonesa Hayabusa-2 também está olhando para um asteróide da mesma família de corpos que se acredita ter entregue ingredientes para a vida na Terra. Atualmente em órbita no asteróide Ryugu, com pequenos veículos espaciais na superfície, a missão irá coletar amostras e devolvê-las em uma cápsula à Terra para análise até o final de 2020. Aprenderemos muito comparando Bennu e Ryugu, e compreender as semelhanças e diferenças entre suas amostras.

Traçadores da evolução do sistema solar

A maior parte do material que formou nosso sistema solar, incluindo a Terra, não viveu para contar a história. Ele caiu no Sol ou foi ejetado além do alcance de nossos telescópios mais poderosos; apenas uma pequena fração formou os planetas. Mas existem alguns resquícios renegados dos primeiros dias, quando a matéria dos planetas girava com um destino incerto ao redor do sol.

Uma época particularmente catastrófica para o sistema solar foi entre 50 e 500 milhões de anos após a formação do Sol. Júpiter e Saturno, os gigantes mais massivos do nosso sistema, reorganizou os objetos ao seu redor conforme sua gravidade interagia com mundos menores, como asteróides. Urano e Netuno podem ter se originado mais perto do Sol e sido expelidos conforme Júpiter e Saturno se moviam. Saturno, na verdade, pode ter impedido Júpiter de "comer" alguns dos planetas terrestres, incluindo a Terra, à medida que sua gravidade neutralizava o movimento posterior de Júpiter em direção ao sol.

Enxames de asteróides chamados de Trojans poderiam ajudar a esclarecer os detalhes daquele período turbulento. Os Trojans compreendem dois grupos de pequenos corpos que compartilham a órbita de Júpiter ao redor do Sol, com um grupo à frente de Júpiter e outro atrás. Mas alguns Trojans parecem ser feitos de materiais diferentes dos outros, conforme indicado por suas cores variadas. Alguns são muito mais vermelhos do que outros e podem ter se originado além da órbita de Netuno, enquanto os mais cinzentos podem ter se formado muito mais perto do sol. A principal teoria é que, à medida que Júpiter se movia há muito tempo, esses objetos foram encurralados em pontos de Lagrange - lugares onde a gravidade de Júpiter e do Sol criam áreas de contenção onde asteróides podem ser capturados. A diversidade dos troianos, cientistas dizem, reflete a jornada de Júpiter até sua localização atual. "Eles são os restos do que estava acontecendo na última vez que Júpiter se moveu, "disse Hal Levison, pesquisador do Southwest Research Institute.

A missão Lucy da NASA, com lançamento em outubro de 2021, vai enviar uma nave espacial aos Trojans pela primeira vez, investigando exaustivamente seis Trojans (três asteróides em cada enxame). Para Levison, o investigador principal da missão, a espaçonave testará ideias nas quais ele e seus colegas vêm trabalhando há décadas sobre a remodelagem do sistema solar de Júpiter. "O que seria realmente interessante é o que não esperamos, " ele disse.

Processos em um sistema solar em evolução

Depois do pôr do sol, sob as condições certas, você pode notar a dispersão do sol no plano da eclíptica, a região do céu onde os planetas orbitam. Isso ocorre porque a luz solar está sendo espalhada pela poeira que sobrou das colisões de pequenos corpos, como cometas e asteróides. Os cientistas chamam esse fenômeno de "luz zodiacal, "e é uma indicação de que nosso sistema solar ainda está ativo. A poeira zodiacal ao redor de outras estrelas indica que elas, também, pode abrigar sistemas planetários ativos.

A poeira de pequenos corpos teve um papel importante em nosso planeta em particular. Cerca de 100 toneladas de material meteorítico e poeira caem na Terra todos os dias. Parte disso vem de cometas, cuja atividade tem implicações diretas para a evolução da Terra. À medida que os cometas se aproximam do Sol e experimentam seu calor, gases dentro do cometa borbulham e carregam o material empoeirado do cometa - incluindo ingredientes para a vida. A nave espacial Stardust da NASA voou pelo Comet 81P / Wild e descobriu que a poeira cometária contém aminoácidos, que são os blocos de construção da vida.

Explosões ocasionais de gás e poeira observadas em cometas indicam atividade em ou perto de suas superfícies, como deslizamentos de terra. A missão Rosetta da Agência Espacial Europeia, que concluiu sua exploração do Cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko em 2016, entregou percepções sem precedentes sobre a atividade cometária. Entre as mudanças no cometa, a espaçonave observou o colapso de um penhasco maciço, uma grande rachadura fica maior e uma pedra se move. "Descobrimos que pedras do tamanho de um grande caminhão podem ser movidas pela superfície do cometa a uma distância tão longa quanto um campo de futebol e meio, "Ramy El-Maarry, um membro da equipe científica U.S. Rosetta da Universidade do Colorado, Pedregulho, disse em 2017.

Os cometas também influenciam o movimento planetário hoje. Enquanto Júpiter continua a lançar cometas para fora, ele se move ligeiramente para dentro por causa da dança gravitacional com os corpos gelados. Netuno, Enquanto isso, lança os cometas para dentro e, por sua vez, recebe um pequeno empurrão para fora. Urano e Saturno também estão se movendo para fora muito lentamente neste processo.

"No momento, estamos falando de pequenas quantidades de movimentos, porque não há muita massa sobrando, "Levison disse.

Curiosidade:a espaçonave que mais viu cometas é o Observatório Solar e Heliosférico (SOHO) da NASA, mais famoso por seu estudo do sol. SOHO viu o Sol "comer" milhares de cometas, o que significa que esses pequenos mundos estavam pulverizando material na parte interna do sistema solar em sua jornada para se tornar o jantar do sol.

Perigos para a Terra

Asteróides ainda podem representar um perigo de impacto para os planetas, incluindo o nosso.

Enquanto os Trojans estão presos como groupies de Júpiter, Bennu, o alvo da missão OSIRIS-REx, é um dos asteróides mais potencialmente perigosos para a Terra que é conhecido atualmente, mesmo que suas chances de colisão com a Terra ainda sejam relativamente pequenas; cientistas estimam que Bennu tem um em 2, 700 de chance de impactar nosso planeta durante uma de suas próximas abordagens da Terra no final do século 22. Agora mesmo, os cientistas podem prever o caminho de Bennu com bastante precisão durante o ano de 2135, quando o asteróide fará uma de suas passagens próximas pela Terra. Observações de perto por OSIRIS-REx vão ter um controle ainda mais apertado sobre a jornada de Bennu, e ajudar os cientistas que trabalham na proteção do nosso planeta contra asteróides perigosos para entender melhor o que seria necessário para desviar um em uma trajetória de impacto.

"Estamos desenvolvendo muitas tecnologias para operar com precisão em torno desses tipos de corpos, e locais de destino em suas superfícies, bem como caracterizar suas propriedades físicas e químicas gerais. Você precisaria dessas informações se quisesse projetar uma missão de deflexão de asteróide, "disse Dante Lauretta, investigador principal da missão OSIRIS-REx, baseado na Universidade do Arizona em Tucson.

Outra próxima missão que testará uma técnica para defender o planeta de perigos de impacto que ocorrem naturalmente é a missão Double Asteroid Redirection Test (DART) da NASA, que tentará alterar o movimento de um pequeno asteróide. Como? Impacto cinético - em outras palavras, colidir algo com ele, mas de uma forma mais precisa e controlada do que a natureza.

O alvo do DART é Didymos, um asteróide binário composto por dois objetos orbitando um ao outro. O corpo maior tem cerca de meia milha (800 metros) de diâmetro, com um pequeno moonlet que tem menos de um décimo de milha (150 metros) de largura. Um asteróide deste tamanho poderia resultar em danos regionais generalizados se um impactasse a Terra. O DART colidirá deliberadamente com o moonlet para alterar ligeiramente a velocidade orbital do objeto pequeno. Telescópios na Terra irão medir essa mudança na velocidade, observando o novo período de tempo que leva para o moonlet completar uma órbita ao redor do corpo principal, que se espera seja uma mudança de menos de uma fração de um por cento. Mas mesmo essa pequena mudança pode ser suficiente para fazer um impactador previsto perder a Terra em algum cenário de impacto futuro. A nave espacial, sendo construído pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, está programado para lançamento na primavera-verão de 2021.

Didymos e Bennu são apenas dois dos quase 19, 000 asteróides próximos da Terra conhecidos. Existem mais de 8, 300 asteróides próximos da Terra conhecidos do tamanho do moonlet de Didymos e maiores, mas os cientistas estimam que cerca de 25, 000 asteróides nessa faixa de tamanho existem no espaço próximo à Terra. O telescópio espacial ajuda os cientistas a descobrir e compreender esses tipos de objetos, incluindo perigos potenciais, is called NEOWISE (which stands for Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer).

"For most asteroids, we know little about them except for their orbit and how bright they look. With NEOWISE, we can use the heat emitted from the objects to give us a better assessment of their sizes, "disse Amy Mainzer, principal investigator of NEOWISE, based at NASA's Jet Propulsion Laboratory. "That's important because asteroid impacts can pack quite a punch, and the amount of energy depends strongly on the size of the object."

Small Worlds as Pit Stops, Resources for Future Exploration

There are no gas stations in space yet, but scientists and engineers are already starting to think about how asteroids could one day serve as refueling stations for spacecraft on the way to farther-flung destinations. These small worlds might also help astronauts restock their supplies. Por exemplo, Bennu likely has water bound in clay minerals, which could perhaps one day be harvested for hydrating thirsty space travelers.

"In addition to science, the future will indeed be mining, " Green said. "The materials in space will be used in space for further exploration."

How did metals get on asteroids? As they formed, asteroids and other small worlds collected heavy elements forged billions of years ago. Iron and nickel found in asteroids were produced by previous generations of stars and incorporated in the formation of our solar system.

These small bodies also contain heavier metals forged in stellar explosions called supernovae. The violent death of a star, which can lead to the creation of a black hole, spreads elements heavier than hydrogen and helium throughout the universe. These include metals like gold, silver and platinum, as well as oxygen, carbon and other elements we need for survival. Another kind of cataclysm—the collision of supernova remnants called neutron stars—can also create and spread heavy metals. In this way small bodies are also forensic evidence of the explosions or collisions of long-dead stars.

Because of big things, we now have a lot of very small things. And from small things, we get big clues about our past—and possibly resources for our future. Exploring these objects is important, even if they aren't planets.

They are small worlds, after all.