Representação artística mostrando uma seção transversal interna da crosta de Encélado, que mostra como a atividade hidrotérmica pode estar causando as plumas de água na superfície da lua. Créditos:NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/SwRI Na próxima década, as agências espaciais irão expandir a procura de vida extraterrestre para além de Marte, onde todos os nossos esforços em astrobiologia estão actualmente concentrados. Isto inclui o JUpiter ICy moon's Explorer (JUICE) da ESA e o Europa Clipper da NASA, que passará repetidamente por Europa e Ganimedes para estudar as suas superfícies e interiores.
Há também a missão Dragonfly proposta pela NASA, que voará até Titã e estudará sua atmosfera, lagos de metano e a rica química orgânica que acontece em sua superfície. Mas talvez o destino mais atraente seja Encélado e as lindas plumas que emanam da sua região polar sul.
Desde que a missão Cassini observou de perto estas plumas, os cientistas têm estado ansiosos por enviar uma missão robótica até lá para amostrá-las – que parecem conter todos os ingredientes para a vida. Isso não é tão fácil quanto parece, e não há indicação de que voar através das plumas produzirá amostras intactas.
Em um artigo recente publicado na Meteoritics &Planetary Science , investigadores da Universidade de Kent examinaram como a velocidade de uma nave espacial que passa (e o choque resultante do impacto) poderia afectar significativamente a sua capacidade de recolher amostras de água e gelo dentro das plumas.
A pesquisa foi conduzida pelo Prof. Kent, Reino Unido
O seu trabalho pode ter implicações significativas para missões aos Mundos Oceânicos Gelados (IOW), corpos no sistema solar exterior compostos predominantemente de água congelada e voláteis com oceanos no seu interior. Esses corpos tornaram-se de interesse crescente para os cientistas, uma vez que é possível que alguns possam sustentar vida.
O termo "Mundos Oceânicos" tornou-se comum nos últimos anos à medida que o número de potenciais candidatos à exploração aumentou. Desde que as sondas Voyager passaram pelo sistema em 1979, os cientistas têm especulado sobre a possibilidade de um oceano interior dentro de Europa com base nas características da sua superfície. Isso incluiu manchas de “terreno jovem” próximo a terreno mais antigo e cheio de crateras – indicativo de trocas regulares entre a superfície e o interior. As sondas Voyager notaram um terreno igualmente jovem em Encélado quando passaram por Saturno em 1980 e 1981 (respectivamente).
No entanto, foi a missão Cassini-Huygens que descobriu vapor de água e moléculas orgânicas expelidas da região polar sul de Encélado em 2004. Nos 13 anos seguintes, a sonda Cassini conduziu vários outros voos rasantes pela Lua, produzindo evidências adicionais de um interior oceano e uma fonte de energia na fronteira núcleo-manto.
Estas descobertas colocaram Encélado entre os “Mundos Oceânicos” que os cientistas querem examinar mais de perto em missões futuras. Mas, ao contrário de outros IOWs, Encélado é particularmente atraente devido à natureza das plumas em torno do seu pólo sul.
Embora Europa também experimente atividade de plumas, estas são mais esporádicas e difíceis de detectar. Devido à maior gravidade de Europa (~13% vs. 1% da Terra), o vapor de água e o material ventilado não chegam tão longe no espaço.
Como Burchell disse ao Universe Today por e-mail, coletar amostras dessas plumas parece relativamente simples, pelo menos em teoria. “Como todos os IOWs, tem um oceano interno com muita água. O que há nessa água é objeto de muita especulação e interesse”, disse ele. "E Encélado ejeta plumas de água para o espaço, tornando muito mais fácil qualquer missão espacial que queira coletar amostras de água - você pode simplesmente voar através da pluma."
Porém, na prática (como sempre), as coisas ficam um pouco mais complicadas. Dependendo da velocidade com que uma missão se desloca, o impacto que irá infligir ao material da pluma irá variar consideravelmente. Como explica Burchell, isso poderia comprometer as próprias amostras que uma missão estava tentando obter:
"O problema com a coleta de amostras em alta velocidade é que muitos testes foram feitos com projéteis metálicos e minerais, mas pouco se sabe sobre a resposta dos orgânicos aos impactos de alta velocidade. As ligações nos orgânicos serão quebradas, mas em que velocidade? E quais ligações primeiro? Então, o que você obtém para análise pode não ser o que saiu de Encélado. Mas com que preconceitos?
De acordo com Burchell, modelar como a velocidade de uma espaçonave afetaria sua capacidade de coletar amostras pode ser realizado de duas maneiras. Por um lado, existe a abordagem de modelagem computacional, onde as equipes contam com softwares avançados para simular impactos e medir os resultados. A outra é a abordagem “cinética”, que consiste em disparar pequenos grãos contra alvos nas velocidades certas e depois medir a força do impacto. Burchell e sua equipe preferem fazer o último. “Em nosso laboratório, gostamos de atirar contra alvos”, disse ele.
Seus resultados mostraram claramente que a velocidade de coleta é crítica para a coleta de amostras. No entanto, eles também descobriram que os resultados variam de um corpo para outro. Disse Burchell:
"Em uma órbita de um corpo pequeno como Encélado, é bastante baixo. Mas para os IOWs maiores, é maior. E simplesmente entra no regime onde o choque do processo de impacto na coleção causa alterações cada vez mais severas nas amostras Se você passar pelo IOW sem orbitá-lo, você será mais rápido novamente e as amostras sofrerão um choque maior. Isso sugere que uma coleta orbital de baixa velocidade é melhor para amostras minimamente processadas e sem choque. design e restringe outras ciências que você poderia fazer. É sempre uma troca."
Sem o sistema solar, existem vários corpos onde a água e outros voláteis são expelidos do interior – um fenômeno conhecido como criovulcanismo. Esses corpos variam consideravelmente em termos de tamanho e atração gravitacional, variando desde a microgravidade (menos ou pouco mais de 1%) de Mimas e Encélado até cerca de 13% a 15% de Europa, Titã e Ganimedes. Como resultado, estas descobertas poderiam ajudar a informar a concepção de muitas missões de recolha de amostras destinadas a IOWs.
