Quarenta anos atrás, uma espaçonave Voyager tirou as primeiras imagens close-up de Europa, uma das 79 luas de Júpiter. Estes revelaram rachaduras acastanhadas cortando a superfície gelada da lua, que dão a Europa a aparência de um globo ocular com veias. As missões ao sistema solar externo nas décadas seguintes acumularam informações adicionais suficientes sobre Europa para torná-lo um alvo de investigação de alta prioridade na busca por vida da NASA.

O que torna esta lua tão atraente é a possibilidade de possuir todos os ingredientes necessários para a vida. Os cientistas têm evidências de que um desses ingredientes, água líquida, está presente sob a superfície gelada e às vezes pode irromper no espaço em enormes gêiseres. Mas ninguém foi capaz de confirmar a presença de água nessas plumas medindo diretamente a própria molécula de água. Agora, uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, detectou o vapor de água pela primeira vez acima da superfície de Europa. A equipe mediu o vapor observando Europa através do Observatório W. M. Keck no Havaí, um dos maiores telescópios do mundo.

Confirmar que o vapor de água está presente acima de Europa ajuda os cientistas a entender melhor o funcionamento interno da lua. Por exemplo, ajuda a apoiar uma ideia, de que os cientistas confiam, que existe um oceano de água líquida, possivelmente duas vezes maior que o da Terra, chapinhando sob a camada de gelo de quilômetros de espessura desta lua. Outra fonte de água para as plumas, alguns cientistas suspeitam, poderiam ser reservatórios rasos de gelo de água derretido não muito abaixo da superfície de Europa. Também é possível que o forte campo de radiação de Júpiter esteja removendo partículas de água da camada de gelo de Europa, embora a investigação recente tenha argumentado contra este mecanismo como a fonte da água observada.

"Elementos químicos essenciais (carbono, hidrogênio, oxigênio, azoto, fósforo, e enxofre) e fontes de energia, dois dos três requisitos para a vida, são encontrados em todo o sistema solar. Mas o terceiro - água líquida - é um tanto difícil de encontrar fora da Terra, "disse Lucas Paganini, um cientista planetário da NASA que liderou a investigação de detecção de água. "Embora os cientistas ainda não tenham detectado água líquida diretamente, descobrimos a próxima melhor coisa:água na forma de vapor. "

Em um estudo publicado hoje na revista Astronomia da Natureza , Paganini e sua equipe relataram que detectaram liberação de água suficiente de Europa (5, 202 libras, ou 2, 360 quilogramas, por segundo) para encher uma piscina olímpica em poucos minutos. Ainda, os cientistas também descobriram que a água aparece com pouca frequência, pelo menos em quantidades grandes o suficiente para detectar da Terra, disse Paganini:"Para mim, o interessante sobre este trabalho não é apenas a primeira detecção direta de água acima de Europa, mas também a falta dela dentro dos limites do nosso método de detecção. "

De fato, A equipe de Paganini detectou o sinal fraco, mas distinto, de vapor de água apenas uma vez ao longo de 17 noites de observações entre 2016 e 2017. Olhando para a lua do Observatório Keck, os cientistas viram moléculas de água no hemisfério líder de Europa, ou o lado da lua que está sempre voltado na direção da órbita lunar ao redor de Júpiter. (Europa, como a lua da Terra, está gravitacionalmente preso ao seu planeta hospedeiro, então o hemisfério líder sempre está voltado para a direção da órbita, enquanto o hemisfério posterior sempre está voltado para a direção oposta.)

Eles usaram o espectrógrafo de infravermelho próximo do Observatório Keck (NIRSPEC), que mede a composição química das atmosferas planetárias através da luz infravermelha que elas emitem ou absorvem. Moléculas como a água emitem frequências específicas de luz infravermelha à medida que interagem com a radiação solar.

Evidências de montagem para água

Antes da recente detecção de vapor de água, houve muitas descobertas tentadoras no Europa. O primeiro veio da espaçonave Galileo da NASA, que mediu as perturbações no campo magnético de Júpiter perto de Europa enquanto orbitava o planeta gigante gasoso entre 1995 e 2003. As medições sugeriram aos cientistas que o fluido eletricamente condutor, provavelmente um oceano salgado sob a camada de gelo de Europa, estava causando os distúrbios magnéticos. Quando os pesquisadores analisaram os distúrbios magnéticos mais de perto em 2018, eles encontraram evidências de possíveis plumas.

Enquanto isso, cientistas anunciaram em 2013 que usaram o telescópio espacial Hubble da NASA para detectar os elementos químicos hidrogênio (H) e oxigênio (O) - componentes da água (H2O) - em configurações semelhantes a plumas na atmosfera de Europa. E alguns anos depois, outros cientistas usaram o Hubble para reunir mais evidências de possíveis erupções de pluma quando tiraram fotos de projeções em forma de dedo que apareceram em silhueta quando a lua passou na frente de Júpiter.

"Esta primeira identificação direta de vapor de água em Europa é uma confirmação crítica de nossas detecções originais de espécies atômicas, e destaca a aparente dispersão de grandes plumas neste mundo gelado ", disse Lorenz Roth, um astrônomo e físico do KTH Royal Institute of Technology em Estocolmo que liderou o estudo do Hubble de 2013 e foi coautor desta recente investigação.

A pesquisa de Roth, junto com outras descobertas anteriores da Europa, mediram apenas os componentes da água acima da superfície. O problema é que detectar o vapor d'água em outros mundos é um desafio. As naves espaciais existentes têm capacidades limitadas para detectá-lo, e os cientistas que usam telescópios terrestres para procurar água no espaço profundo devem levar em conta o efeito de distorção da água na atmosfera terrestre. Para minimizar esse efeito, A equipe de Paganini usou modelos matemáticos e computacionais complexos para simular as condições da atmosfera da Terra para que pudessem diferenciar a água atmosférica da Terra da de Europa em dados retornados pelo NIRSPEC.

"Realizamos verificações de segurança diligentes para remover possíveis contaminantes em observações terrestres, "disse Avi Mandell, um cientista planetário Goddard da equipe de Paganini. "Mas, eventualmente, teremos que nos aproximar de Europa para ver o que realmente está acontecendo. "

Em breve, os cientistas poderão chegar perto o suficiente de Europa para resolver suas questões persistentes sobre o funcionamento interno e externo deste mundo possivelmente habitável. A próxima missão Europa Clipper, com lançamento previsto para meados da década de 2020, irá completar meio século de descoberta científica que começou com uma foto modesta de um misterioso, globo ocular venoso.

Quando chega a Europa, o orbitador Clipper fará um levantamento detalhado da superfície de Europa, interior profundo, atmosfera fina, oceano subterrâneo, e respiros ativos potencialmente ainda menores. O Clipper tentará obter imagens de quaisquer plumas e amostrar as moléculas que encontrar na atmosfera com seus espectrômetros de massa. Também irá procurar um local produtivo de onde um futuro Lander Europa possa coletar uma amostra. Esses esforços devem desvendar os segredos da Europa e seu potencial para a vida.