À esquerda, está uma visão de Europa tirada de 2,9 milhões de quilômetros em 2 de março de 1979 pela sonda Voyager 1. A seguir, uma imagem colorida de Europa, obtida pela sonda Voyager 2, durante seu encontro próximo, em 9 de julho de 1979. À direita, está uma imagem de Europa feita a partir de imagens captadas pela sonda Galileo no final dos anos 90.
Créditos: NASA / JPL
Quarenta anos atrás, uma sonda Voyager capturou as primeiras imagens em close da Europa, uma das 79 luas de Júpiter. Eles revelaram rachaduras acastanhadas que cortam a superfície gelada da lua, o que dá a Europa a aparência de um globo ocular. Missões ao sistema solar externo nas últimas décadas acumularam informações adicionais suficientes sobre Europa para torná-lo um alvo de alta prioridade de investigação na busca pela 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, a água líquida, está presente sob a superfície gelada e às vezes pode entrar em erupção no espaço em enormes gêiseres. Mas ninguém conseguiu confirmar a presença de água nessas plumas medindo diretamente a própria molécula de água. Agora, uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, detectou o vapor de água pela primeira vez acima da superfície de Europa. A equipe mediu o vapor olhando para Europa através de um dos maiores telescópios do mundo no Havaí.
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 sustentar uma idéia, da qual os cientistas estão confiantes, de que há um oceano de água líquida , possivelmente duas vezes maior que o da Terra, afundando sob a concha de gelo desta lua. Outra fonte de água para as plumas, suspeitam alguns cientistas, poderia ser reservatórios rasos de gelo derretido não muito abaixo da superfície de Europa. Também é possível que o forte campo de radiação de Júpiter retire as partículas de água da concha de gelo de Europa, embora a investigação recente tenha argumentado contra esse mecanismo como a fonte da água observada.
“Elementos químicos essenciais (carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre) e fontes de energia, dois dos três requisitos para a vida , são encontrados em todo o sistema solar. Mas a terceira - água líquida - é um pouco difícil de encontrar além da Terra ”, disse Lucas Paganini, cientista planetário da NASA que liderou a investigação de detecção de água. "Enquanto os cientistas ainda não detectaram água líquida diretamente, descobrimos a próxima melhor coisa: água na forma de vapor".
Paganini e sua equipe relataram na revista Nature Astronomy em 18 de novembro que detectaram água suficiente saindo da Europa (5.202 libras, ou 2.360 kg por segundo) para encher uma piscina olímpica em questão de minutos. No entanto, os cientistas também descobriram que a água aparece com pouca frequência, pelo menos em quantidades grandes o suficiente para serem detectadas na Terra, disse Paganini: “Para mim, o interessante deste trabalho não é apenas a primeira detecção direta de água acima da Europa, mas também a falta dela dentro dos limites do nosso método de detecção ".
De fato, a equipe de Paganini detectou o sinal fraco e distinto de vapor de água apenas uma vez durante 17 noites de observações entre 2016 e 2017. Olhando a lua do Observatório WM Keck no topo do vulcão adormecido Mauna Kea no Havaí, os cientistas viram moléculas de água na Europa hemisfério principal, ou o lado da lua que está sempre voltado para a direção da órbita da lua em torno de Júpiter. (Europa, como a lua da Terra, está gravitacionalmente bloqueada em seu planeta hospedeiro, de modo que o hemisfério principal sempre enfrenta a direção da órbita, enquanto o hemisfério posterior sempre enfrenta na direção oposta.)
As moléculas de água emitem frequências específicas de luz infravermelha à medida que interagem com a radiação solar.
Créditos: Michael Lentz / NASA Goddard
Eles usaram um espectrógrafo no Observatório Keck que mede a composição química das atmosferas planetárias através da luz infravermelha que eles 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 a água
Antes da recente detecção de vapor de água, havia muitas descobertas tentadoras sobre Europa. A primeira veio da sonda Galileo da NASA , que mediu perturbações no campo magnético de Júpiter perto de Europa, enquanto orbita o planeta gigante gasoso entre 1995 e 2003. As medidas sugeriram aos cientistas que o fluido eletricamente condutor, provavelmente um oceano salgado sob a camada de gelo de Europa, estava causando a distúrbios magnéticos. Quando os pesquisadores analisaram os distúrbios magnéticos mais de perto em 2018, eles encontraram evidências de possíveis plumas.
Enquanto isso, os 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 (H 2 O) - em configurações semelhantes a plumas na atmosfera da Europa . E alguns anos depois, outros cientistas usaram o Hubble para reunir mais evidências de possíveis erupções de plumas quando tiraram fotos de projeções em forma de dedos que apareceram em silhueta enquanto a lua passava na frente de Júpiter.
“Essa primeira identificação direta de vapor de água na Europa é uma confirmação crítica de nossas detecções originais de espécies atômicas e destaca a aparente escassez de grandes plumas neste mundo gelado”, disse Lorenz Roth, astrônomo e físico do Instituto Real de Tecnologia da KTH em Estocolmo, que liderou o estudo Hubble de 2013 e foi co-autor desta investigação recente.
A pesquisa de Roth, juntamente com outras descobertas anteriores da Europa, mediram apenas componentes da água acima da superfície. O problema é que detectar vapor de água em outros mundos é desafiador. As naves espaciais existentes têm capacidades limitadas para detectá-la, e os cientistas que usam telescópios terrestres para procurar água no espaço profundo devem levar em consideração o efeito distorcido da água na atmosfera da Terra. Para minimizar esse efeito, a equipe de Paganini usou modelagem matemática e computacional complexa para simular as condições da atmosfera da Terra, para que pudessem diferenciar a água atmosférica da Terra da Europa nos dados retornados pelo espectrógrafo Keck.
"Realizamos verificações de segurança diligentes para remover possíveis contaminantes em observações terrestres", disse Avi Mandell, cientista planetário de Goddard na equipe de Paganini. "Mas, eventualmente, teremos que nos aproximar de Europa para ver o que realmente está acontecendo."
Em breve, os cientistas poderão se aproximar de Europa para resolver suas questões remanescentes sobre o funcionamento interno e externo deste mundo possivelmente habitável. A próxima missão Europa Clipper , prevista para ser lançada em meados da década de 2020, completará meio século de descobertas científicas que começaram com uma foto modesta de um misterioso globo ocular.
Quando chegar a Europa, o Clipper orbiter fará uma pesquisa detalhada da superfície de Europa, interior profundo, atmosfera fina, oceano subterrâneo e respiradouros ativos potencialmente ainda menores. Clipper tentará capturar imagens de quaisquer plumas e provar as moléculas que encontrar na atmosfera com seus espectrômetros de massa. Também buscará um local frutífero no qual um futuro desembarque da Europa possa coletar uma amostra. Esses esforços devem desvendar ainda mais os segredos da Europa e seu potencial para a vida.
Outros pesquisadores de Goddard da equipe de Paganini incluíram Geronimo Villanueva, Michael Mumma e Terry Hurford. Kurt Retherford, do Southwest Research Institute, também contribuiu para a pesquisa.
Creditos: NASA/Goddard
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