Ilustração do fenômeno do sprite do raio. (NASA / JPL-Caltech / SwRI)
A espaçonave Juno da NASA acabou de capturar imagens de explosões coloridas de eletricidade semelhante a um raio na atmosfera de Júpiter.
Esses fenômenos, que incluem 'sprites' em forma de água-viva e discos brilhantes chamados 'elfos', também ocorrem no alto da atmosfera da Terra durante tempestades.
Eles foram documentados pela primeira vez em 1989. Os cientistas previram que outros planetas com raios, como Júpiter, também produziriam esses eventos luminosos transitórios.
Mas ninguém nunca tinha visto duendes ou elfos alienígenas até agora.
Juno orbita Júpiter desde 2016 e coleta imagens de suas auroras em luz ultravioleta. Uma equipe de pesquisadores que processava esses instantâneos percebeu recentemente algo estranho.
O pólo sul de Júpiter e um flash de luz extremamente breve (circulado em amarelo).
(NASA / JPL-Caltech / SwRI)
"No processo de montagem dessas imagens, percebemos que muito ocasionalmente víamos esses flashes surpreendentes, de curta duração e brilhantes", disse Rohini Giles, pesquisador da equipe Juno, em entrevista coletiva na terça-feira, durante o encontro anual da Divisão de Ciências Planetárias da American Astronomical Association.
“Nós então procuramos em todos os dados que pegamos ao longo de quatro anos de missão e encontramos um total de 11 flashes, todos com propriedades muito semelhantes”, acrescentou ela.
Cada uma dessas explosões durou apenas alguns milissegundos.
Na Terra, os sprites aparecem como gavinhas vermelhas longas, às vezes descendo de um halo difuso. Eles acontecem quando um raio produz um "campo quase eletrostático" de alta altitude, disse Giles.
Em outros casos, os relâmpagos enviam pulsos eletromagnéticos para cima. Os pulsos produzem discos brilhantes: elfos.
Sprites vermelhos acima dos EUA fotografados na ISS em 2015. (NASA)
"Na Terra, sprites e elfos aparecem na cor avermelhada devido à sua interação com o nitrogênio na atmosfera superior", disse Giles. "Mas em Júpiter, a atmosfera superior consiste principalmente de hidrogênio, então eles provavelmente apareceriam em azul ou rosa."
Juno não pode confirmar que esses eventos foram desencadeados por raios, uma vez que o instrumento de detecção de raios da sonda está do outro lado da espaçonave de seu instrumento de imagem UV. As imagens dos dois instrumentos são tiradas com pelo menos 10 segundos de intervalo - um atraso muito longo para capturar o mesmo breve flash de luz.
Mas tudo o mais aponta para essas 11 explosões sendo eventos luminosos transitórios: eles tiveram vida extremamente curta, emitiram muito hidrogênio e ocorreram cerca de 186 milhas (300 quilômetros) acima das nuvens de água de Júpiter - alto demais para ser um raio.
"Continuamos procurando por mais sinais reveladores de elfos e duendes cada vez que Juno faz uma aprovação científica", disse Giles.
"Agora que sabemos o que estamos procurando, será mais fácil encontrá-los em Júpiter e em outros planetas. E comparar sprites e elfos de Júpiter com aqueles aqui na Terra nos ajudará a entender melhor a atividade elétrica em atmosferas planetárias."
Cientistas da NASA identificaram uma molécula na atmosfera de Titã que nunca foi detectada em qualquer outra atmosfera. Na verdade, muitos químicos provavelmente mal ouviram falar dele ou sabem como pronunciá-lo: ciclopropenilideno, ou C 3 H 2 . Os cientistas dizem que esta molécula simples baseada em carbono pode ser um precursor de compostos mais complexos que poderiam formar ou alimentar uma possível vida em Titã.
Os pesquisadores encontraram o C 3 H 2 usando um observatório de radiotelescópio no norte do Chile, conhecido como Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Eles notaram o C 3 H 2 , que é feito de carbono e hidrogênio, enquanto examinavam um espectro de assinaturas de luz únicas coletadas pelo telescópio; estes revelaram a composição química da atmosfera de Titã pela energia que suas moléculas emitiram ou absorveram.
“Quando percebi que estava olhando para o ciclopropenilideno, meu primeiro pensamento foi: 'Bem, isso é realmente inesperado'”, disse Conor Nixon , um cientista planetário do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que liderou a busca do ALMA. As descobertas de sua equipe foram publicadas em 15 de outubro no Astronomical Journal .
Embora os cientistas tenham encontrado o C 3 H 2 em bolsões por toda a galáxia, encontrá-lo em uma atmosfera foi uma surpresa. Isso porque o ciclopropenilideno pode reagir facilmente com outras moléculas com as quais entra em contato e formar espécies diferentes. Os astrônomos encontraram até agora C 3 H 2 apenas em nuvens de gás e poeira que flutuam entre os sistemas estelares - em outras palavras, regiões muito frias e difusas para facilitar muitas reações químicas.
Mas atmosferas densas como a de Titã são colmeias de atividade química. Essa é a principal razão pela qual os cientistas estão interessados nesta lua, que é o destino da próxima missão Dragonfly da NASA . A equipe de Nixon foi capaz de identificar pequenas quantidades de C 3 H 2 em Titã, provavelmente porque eles estavam olhando para as camadas superiores da atmosfera da lua, onde há menos gases para o C 3 H 2 interagir. Os cientistas ainda não sabem por que o ciclopropenilideno apareceria na atmosfera de Titã, mas em nenhuma outra atmosfera. “Titã é único em nosso sistema solar”, disse Nixon. “Provou ser um tesouro de novas moléculas.”
A maior das 62 luas de Saturno, Titã é um mundo intrigante que, de certa forma, é o mais semelhante à Terra que encontramos. Diferente de qualquer outra lua no sistema solar - há mais de 200 - Titã tem uma atmosfera densa que é quatro vezes mais densa que a da Terra, além de nuvens, chuva, lagos e rios, e até mesmo um oceano subterrâneo de água salgada.
A atmosfera de Titã é feita principalmente de nitrogênio, como a da Terra, com uma pitada de metano. Quando as moléculas de metano e nitrogênio se separam sob o brilho do Sol, seus átomos componentes desencadeiam uma complexa teia de química orgânica que cativou os cientistas e colocou esta lua no topo da lista dos alvos mais importantes na busca da NASA pelo presente ou pelo passado vida no sistema solar.
“Estamos tentando descobrir se Titã é habitável”, disse Rosaly Lopes , pesquisadora sênior e especialista em Titã do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia. “Então, queremos saber quais compostos da atmosfera chegam à superfície e, então, se esse material pode passar pela crosta de gelo até o oceano abaixo, porque pensamos que o oceano é onde estão as condições habitáveis.”
Os tipos de moléculas que podem estar na superfície de Titã podem ser os mesmos que formaram os blocos de construção da vida na Terra. No início de sua história, 3,8 a 2,5 bilhões de anos atrás, quando o metano enchia o ar da Terra em vez de oxigênio, as condições aqui poderiam ser semelhantes às de Titã hoje, suspeitam os cientistas.
“Pensamos em Titã como um laboratório da vida real, onde podemos ver uma química semelhante à da Terra antiga quando a vida estava acontecendo aqui”, disse Melissa Trainer , astrobióloga Goddard da NASA. O treinador é o investigador principal adjunto da missão Dragonfly e líder de um instrumento no helicóptero Dragonfly que irá analisar a composição da superfície de Titã.
“Estaremos procurando por moléculas maiores do que C 3 H 2 ”, disse Trainer, “mas precisamos saber o que está acontecendo na atmosfera para entender as reações químicas que levam à formação de moléculas orgânicas complexas e à chuva para a superfície.
O ciclopropenilideno é a única outra molécula “cíclica” ou de circuito fechado além do benzeno que foi encontrada na atmosfera de Titã até agora. Embora o C 3 H 2 não seja conhecido por ser usado nas reações biológicas dos dias modernos, moléculas de loop fechado como ele são importantes porque formam os anéis de base para as nucleobases do DNA, a estrutura química complexa que carrega o código genético da vida, e RNA, outro composto crítico para as funções vitais. “A natureza cíclica deles abre esse ramo extra da química que permite construir essas moléculas biologicamente importantes”, disse Alexander Thelen , astrobiólogo de Goddard que trabalhou com Nixon para encontrar C 3 H 2 .
Cientistas como Thelen e Nixon estão usando telescópios grandes e altamente sensíveis baseados na Terra para procurar as moléculas de carbono relacionadas à vida mais simples que podem encontrar na atmosfera de Titã. O benzeno era considerado a menor unidade de moléculas complexas de hidrocarbonetos aneladas encontradas em qualquer atmosfera planetária. Mas agora, C 3 H 2, com metade dos átomos de carbono do benzeno, parece ter tomado seu lugar.
A equipe de Nixon usou o observatório ALMA para examinar Titã em 2016. Eles ficaram surpresos ao encontrar uma impressão digital química estranha, que Nixon identificou como ciclopropenilideno pesquisando em um banco de dados de todas as assinaturas de luz molecular conhecidas.
Até agora, o ciclopropenilideno foi detectado apenas em nuvens moleculares de gás e poeira, como a Taurus Molecular Cloud, que é um berçário estelar na constelação de Taurus a mais de 400 anos-luz de distância. Recentemente, o cientista de Goddard da NASA, Conor Nixon, junto com sua equipe, encontrou esta molécula única na atmosfera de Titã; a primeira vez que foi detectado fora de uma nuvem molecular. Ciclopropenilideno é a única outra molécula de ciclo fechado além do benzeno a ser detectada em Titã. As moléculas de loop fechado são importantes porque formam os anéis da estrutura principal das nucleobases do DNA, a complexa estrutura química que carrega o código genético da vida, e do RNA, outro composto essencial para as funções vitais.
Créditos: Conor Nixon / Goddard Space Flight Center da NASA
Para verificar se os pesquisadores estavam realmente vendo esse composto incomum, Nixon examinou trabalhos de pesquisa publicados a partir de análises de dados da espaçonave Cassini da NASA, que fez 127 sobrevôos de Titã entre 2004 e 2017. Ele queria ver se um instrumento na espaçonave que farejou os compostos químicos em torno de Saturno e Titã poderia confirmar seu novo resultado. (O instrumento - chamado de espectrômetro de massa - detectou indícios de muitas moléculas misteriosas em Titã que os cientistas ainda estão tentando identificar.) De fato, a Cassini localizou evidências de uma versão eletricamente carregada da mesma molécula, C 3 H 3 + .
Por ser uma descoberta rara, os cientistas estão tentando aprender mais sobre o ciclopropenilideno e como ele pode interagir com gases na atmosfera de Titã.
“É uma pequena molécula muito estranha, então não será do tipo que você aprende na química do ensino médio ou mesmo na graduação”, disse Michael Malaska , um cientista planetário do JPL que trabalhou na indústria farmacêutica antes de se apaixonar por Titã e mudar carreiras para estudá-lo. “Aqui na Terra, não vai ser algo que você vai encontrar.”
Mas, disse Malaska, encontrar moléculas como C 3 H 2 é realmente importante para ter uma visão geral de Titã: “Cada pequena peça e parte que você pode descobrir pode ajudá-lo a montar o enorme quebra-cabeça de todas as coisas que acontecem lá.”
Legenda da imagem do banner: Estas imagens infravermelhas da lua de Saturno, Titã, representam algumas das vistas globais mais claras da superfície da lua gelada. As visualizações foram criadas usando 13 anos de dados adquiridos pelo instrumento Visual and Infrared Mapping Spectrometer a bordo da nave Cassini da NASA. Créditos: NASA / JPL-Caltech / University of Nantes / University of Arizona. Baixe a imagem aqui .
Esta imagem foi devolvida em 14 de janeiro de 2005 pela sonda Huygens, da Agência Espacial Européia, durante sua descida bem-sucedida à superfície de Titã. Esta é a visualização colorida que foi processada para adicionar dados de espectro de reflexão para dar uma indicação melhor da cor real da superfície de Titã.
Impressão artística do exoplaneta LTT 9779b e sua estrela. (Ethen Schmidt, Kansas University)
A descoberta do extraordinário exoplaneta LTT 9779b foi anunciada pela primeira vez há um mês . A apenas 260 anos-luz de distância, o planeta foi imediatamente apontado como um excelente candidato para o estudo complementar de sua curiosa atmosfera. Mas descobrimos que nem mesmo tivemos que esperar muito para aprender mais.
LTT 9779b é um pouco maior que Netuno, orbitando uma estrela semelhante ao Sol - bastante normal até agora. Mas duas coisas são realmente peculiares. Está tão perto de sua estrela que o planeta orbita uma vez a cada 19 horas; e, apesar do calor escaldante a que deve ser submetido naquela proximidade, o LTT 9779b ainda tem uma atmosfera substancial.
As observações infravermelhas coletadas pelo agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer incluíram a estrela hospedeira do planeta, e os astrônomos já analisaram esses dados, publicando seus resultados em alguns estudos.
No primeiro artigo , uma equipe liderada pelo astrônomo Ian Crossfield, da Universidade de Kansas, descreveu o perfil de temperatura do LTT 9779b.
No segundo artigo , uma equipe liderada pela astrônoma Diana Dragomir, da Universidade do Novo México, caracterizou a atmosfera do exoplaneta.
"Pela primeira vez, medimos a luz proveniente deste planeta que não deveria existir", disse Crossfield .
"Este planeta é tão intensamente irradiado por sua estrela que sua temperatura é superior a 3.000 graus Fahrenheit [1.650 graus Celsius] e sua atmosfera poderia ter evaporado completamente. No entanto, nossas observações do Spitzer nos mostram sua atmosfera através da luz infravermelha que o planeta emite."
Uma curva de fase de exoplaneta. ( ESA )
Ele e sua equipe estudaram a curva de fase do exoplaneta na luz infravermelha. Isso significa o seguinte: como a energia térmica é emitida como radiação infravermelha, a luz neste comprimento de onda pode nos dizer a temperatura de objetos cósmicos a muitos anos-luz de distância.
O sistema é orientado de tal forma que o planeta passa entre nós e a estrela, dando-nos uma visão geral clara dos lados noturno e diurno do planeta. Assim, para calcular a temperatura do exoplaneta, os astrônomos podem usar a mudança de luz do sistema geral como órbitas LTT 9779b.
Curiosamente, a hora mais quente do dia para o LTT 9779b é quase o estrondo do meio-dia, quando o sol está diretamente acima. Na Terra, a hora mais quente do dia é, na verdade, algumas horas depois do meio-dia, porque o calor entra na atmosfera da Terra mais rápido do que é irradiado de volta para o espaço.
Por sua vez, isso permite algumas suposições fundamentadas sobre a atmosfera do LTT 9779b.
"O planeta está muito mais frio do que esperávamos, o que sugere que está refletindo muito da luz estelar incidente que o atinge, provavelmente devido às nuvens diurnas", disse o astrônomo Nicolas Cowan, do Instituto de Pesquisa de Exoplanetas (iREx) e da Universidade McGill no Canadá.
"O planeta também não transporta muito calor para o lado noturno, mas achamos que entendemos que: a luz das estrelas que é absorvida é provavelmente absorvida no alto da atmosfera, de onde a energia é rapidamente irradiada de volta ao espaço."
Para investigar melhor a atmosfera do LTT 9779b, Dragomir e seus colegas se concentraram em eclipses secundários, quando o planeta passa atrás da estrela. Isso resulta em um escurecimento mais fraco da luz do sistema do que quando o planeta passa na frente da estrela - conhecido como trânsito -, mas esse escurecimento mais fraco pode nos ajudar a entender a estrutura térmica da atmosfera de um exoplaneta.
"Hot Neptunes são raros, e um em um ambiente tão extremo como este é difícil de explicar porque sua massa não é grande o suficiente para manter a atmosfera por muito tempo", disse Dragomir .
"Então, como conseguiu? O LTT 9779b nos fez coçar a cabeça, mas o fato de ter uma atmosfera nos dá uma forma rara de investigar esse tipo de planeta, então decidimos investigá-lo com outro telescópio."
Os pesquisadores combinaram dados do eclipse secundário do Spitzer com dados do telescópio espacial de caça a exoplanetas da NASA, TESS. Isso permitiu que eles obtivessem um espectro de emissão da atmosfera do LTT 9779b; isto é, os comprimentos de onda da luz absorvida e amplificada por elementos nela. Eles descobriram que alguns comprimentos de onda estavam sendo absorvidos por moléculas - provavelmente monóxido de carbono.
Isso não é inesperado para um planeta tão quente. O monóxido de carbono foi detectado em Júpiteres quentes - gigantes gasosos que também orbitam suas estrelas em uma proximidade escaldante. Mas os gigantes gasosos são mais massivos do que o quente Netuno e usam sua gravidade muito mais alta para reter sua atmosfera. Achava-se que planetas do tamanho de Netuno não deveriam ter massa suficiente para isso.
Encontrar monóxido de carbono na atmosfera de um Netuno quente pode nos ajudar a entender como este planeta se formou e por que ainda tem sua atmosfera.
Portanto, embora saibamos mais sobre o LTT 9779b do que sabíamos, ainda há trabalho a ser feito. Observações futuras podem nos ajudar a responder a essas e outras perguntas, como de que mais é feita a atmosfera, e o exoplaneta começou muito maior e está atualmente em processo de encolhimento rápido.
Pesquisas como essa nos darão um excelente kit de ferramentas e experiência para sondar as atmosferas de mundos potencialmente habitáveis também.
"Se alguém vai acreditar no que os astrônomos dizem sobre encontrar sinais de vida ou oxigênio em outros mundos, vamos ter que mostrar que podemos realmente fazer direito nas coisas fáceis primeiro", disse Crossfield .
"Nesse sentido, esses planetas maiores e mais quentes como o LTT 9779b agem como rodinhas de apoio e mostram que realmente sabemos o que estamos fazendo e podemos fazer tudo certo."
Os dois artigos foram publicados no The Astrophysical Journal Letters, aqui e aqui .
Representação artística de astronautas perfurando por água em Marte durante uma futura missão tripulada ao planeta vermelho.
Crédito: NASA Langley Advanced Concepts Lab / Analytical Mechanics Associates
As recentes missões científicas e os resultados estão trazendo a busca pela vida para mais perto de casa, e os cientistas do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) e o Florida Institute of Technology (FIT) podem ter descoberto como determinar se a vida está - ou estava - escondida nas profundezas de Marte, da Lua e de outros objetos rochosos do universo.
Embora a busca por vida normalmente se concentre na água encontrada na superfície e na atmosfera dos objetos, Dr. Avi Loeb, Frank B. Baird Jr. Professor de Ciências em Harvard e astrônomo CfA, e Dr. Manasvi Lingam, professor assistente de astrobiologia no astrônomo FIT e CfA, sugere que a ausência de água superficial não exclui o potencial de vida em outro lugar em um objeto rochoso, como nas profundezas da biosfera subterrânea.
"Nós examinamos se as condições propícias à vida poderiam existir bem abaixo da superfície de objetos rochosos como a Lua ou Marte em algum ponto de suas histórias e como os cientistas podem procurar vestígios de vida subterrânea passada nesses objetos", disse Lingam, autor principal da pesquisa. "Sabemos que essas buscas serão tecnicamente desafiadoras, mas não impossíveis."
Um desafio para os pesquisadores foi determinar o potencial para a existência de água onde parece não haver. “A água de superfície requer uma atmosfera para manter uma pressão finita, sem a qual a água líquida não pode existir. Porém, quando se vai para regiões mais profundas, as camadas superiores exercem pressão e, assim, permitem a existência de água líquida em princípio”, disse Lingam. "Por exemplo, Marte não tem atualmente nenhum corpo de água de longa data em sua superfície, mas é conhecido por ter lagos subterrâneos."
A vista de Marte mostrada aqui foi montada a partir de imagens globais diárias do MOC obtidas em 12 de maio de 2003.
Crédito: NASA / JPL / Malin Space Science Systems
A pesquisa analisa a "espessura" da região subsuperficial - onde água e vida podem existir em princípio - dos objetos rochosos próximos, e se as altas pressões neles podem excluir a vida completamente. De acordo com Loeb, a resposta provavelmente não é. "Tanto a Lua quanto Marte carecem de uma atmosfera que permitiria a existência de água líquida em suas superfícies, mas as regiões mais quentes e pressurizadas sob a superfície poderiam permitir a química da vida na água líquida ."
A pesquisa também chegou a um limite na quantidade de material biológico que pode existir em ambientes subterrâneos profundos, e a resposta, embora pequena, é surpreendente. "Descobrimos que o limite do material biológico pode ser uma pequena porcentagem do da biosfera subterrânea da Terra e mil vezes menor do que a biomassa global da Terra", disse Loeb, acrescentando que criófilos - organismos que prosperam em ambientes extremamente frios - poderiam não apenas sobreviver potencialmente , mas também se multiplicam em corpos rochosos aparentemente sem vida. "Os organismos extremofílicos são capazes de crescer e se reproduzir em baixas temperaturas abaixo de zero. Eles são encontrados em lugares que são permanentemente frios na Terra, como as regiões polares e o mar profundo, e também podem existir na Lua ou Marte."
Em termos de pesquisa de subsuperfície de vida na Lua e em Marte, os pesquisadores observam que não será fácil, exigindo critérios de pesquisa e máquinas ainda não em uso em nenhum dos corpos vizinhos. "Existem muitos critérios envolvidos na determinação dos locais ideais para a caça de sinais de vida", disse Lingam. "Algumas que levamos em consideração para buscas de subsuperfície incluem perfurações perto do equador, onde a biosfera subterrânea está situada mais perto da superfície, e busca de pontos geológicos com temperaturas mais altas." Loeb acrescentou que, em termos de maquinário, "precisamos ser capazes de perfurar dezenas de quilômetros sob a superfície de Marte e, sem a atividade geológica expondo essas camadas profundas, não seremos capazes de explorá-las".
Os desafios, entretanto, não significam que encontrar vida na biosfera subterrânea de um corpo rochoso seja impossível, mesmo em um futuro próximo. "A perfuração pode ser possível no contexto do programa Artemis para estabelecer uma base sustentável na Lua até 2024. Pode-se imaginar robôs e máquinas pesadas que perfurarão profundamente sob a superfície lunar em busca de vida, assim como fazemos em busca de petróleo na Terra ", disse Loeb, acrescentando que se as missões futuras a Marte e à Lua desenterrarem vida subsuperficial, os mesmos princípios poderiam ser aplicados a missões que se dirigem para muito mais longe. "Nosso estudo se estende a todos os objetos lá fora e de fato implica que a zona habitável é muito maior do que se pensava tradicionalmente, já que a ciência atualmente considera apenas a vida na superfície do objeto."
Mais informações: Manasvi Lingam et al. Potencial para a bioquímica da água líquida nas profundezas da Lua, Marte e além, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abb608
Vastas áreas do céu noturno marciano pulsam em luz ultravioleta, de acordo com imagens da espaçonave MAVEN da NASA . Os resultados estão sendo usados para iluminar padrões de circulação complexos na atmosfera marciana.
A atmosfera noturna de Marte brilha e pulsa nesta animação de dados das observações da espaçonave MAVEN. A cor falsa de verde para branco mostra o brilho intensificado no "brilho noturno" ultravioleta de Marte medido pelo espectrógrafo ultravioleta de imagem do MAVEN a cerca de 70 quilômetros (aproximadamente 40 milhas) de altitude. Uma vista simulada do globo de Marte é adicionada digitalmente para o contexto, com gelo gorros visíveis nos pólos. Três intensidades de brilho noturno ocorrem em uma rotação de Marte, a primeira muito mais brilhante do que as outras duas. Todos os três intensidades ocorrem logo após o pôr do sol, aparecendo à esquerda desta vista do lado noturno do planeta. As pulsações são causado por ventos descendentes que aumentam a reação química criando óxido nítrico que causa o brilho. Meses de dados foram calculados para identificar esses padrões, indicando que eles se repetem todas as noites.
Créditos: NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / CU / LASP
A equipe do MAVEN ficou surpresa ao descobrir que a atmosfera pulsava exatamente três vezes por noite, e apenas durante a primavera e o outono de Marte. Os novos dados também revelaram ondas e espirais inesperadas sobre os pólos de inverno, ao mesmo tempo que confirmam os resultados da sonda Mars Express de que esse brilho noturno foi mais forte nas regiões polares de inverno.
Esta é uma imagem do “brilho noturno” ultravioleta na atmosfera marciana. As cores falsas verdes e brancas representam a intensidade da luz ultravioleta, sendo o branco o mais brilhante. O nightglow foi medido a cerca de 70 quilômetros (aproximadamente 40 milhas) de altitude pelo instrumento Imaging UltraViolet Spectrograph na nave MAVEN da NASA. Uma visão simulada do globo de Marte é adicionada digitalmente para o contexto. A imagem mostra um brilho intenso na atmosfera noturna de Marte. Os iluminados ocorrem regularmente após o pôr do sol nas noites de Marte, durante o outono e inverno, e desaparecem à meia-noite. O brilho é causado pelo aumento dos ventos descendentes que aumentam a reação química criando óxido nítrico que causa o brilho.
Créditos: NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / CU / LASP
“As imagens do MAVEN oferecem nossos primeiros insights globais sobre os movimentos atmosféricos na atmosfera intermediária de Marte, uma região crítica onde as correntes de ar transportam gases entre as camadas mais baixas e mais altas”, disse Nick Schneider, do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado (LASP) , Boulder, Colorado. Os abrilhantamentos ocorrem onde os ventos verticais carregam os gases para regiões de maior densidade, acelerando as reações químicas que criam o óxido nítrico e alimentam o brilho ultravioleta. Schneider é o líder do instrumento MAVEN Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) que fez essas observações e o autor principal de um artigo sobre essa pesquisaaparecendo em 6 de agosto no Journal of Geophysical Research, Space Physics. A luz ultravioleta é invisível ao olho humano, mas detectável por instrumentos especializados.
O diagrama explica a causa da atmosfera noturna brilhante de Marte. No lado diurno de Marte, as moléculas são separadas por fótons solares energéticos. Os padrões de circulação global carregam os fragmentos atômicos para o lado noturno, onde os ventos descendentes aumentam a taxa de reação dos átomos para reformar as moléculas. Os ventos descendentes ocorrem perto dos pólos em algumas estações e nas regiões equatoriais em outras. As novas moléculas contêm energia extra que emitem como luz ultravioleta.
Créditos: NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / CU / LASP
“O brilho ultravioleta vem principalmente de uma altitude de cerca de 70 quilômetros (aproximadamente 40 milhas), com o ponto mais brilhante cerca de mil quilômetros (aproximadamente 600 milhas) de diâmetro, e é tão brilhante no ultravioleta quanto as luzes do norte da Terra”, disse Zac Milby , também do LASP. “Infelizmente, a composição da atmosfera de Marte significa que esses pontos brilhantes não emitem luz em comprimentos de onda visíveis que permitiriam que fossem vistos por futuros astronautas de Marte. Que pena: as manchas brilhantes se intensificariam acima todas as noites após o pôr do sol e se propagariam pelo céu a 300 quilômetros por hora (cerca de 180 milhas por hora). ”
As pulsações revelam a importância das ondas que circundam o planeta na atmosfera de Marte. O número de ondas e sua velocidade indicam que a atmosfera intermediária de Marte é influenciada pelo padrão diário de aquecimento solar e distúrbios da topografia das enormes montanhas vulcânicas de Marte. Esses pontos pulsantes são a evidência mais clara de que as ondas da atmosfera média correspondem às conhecidas por dominar as camadas acima e abaixo.
“As principais descobertas do MAVEN sobre perda de atmosfera e mudanças climáticas mostram a importância desses vastos padrões de circulação que transportam os gases atmosféricos ao redor do globo e da superfície até a borda do espaço.” disse Sonal Jain, também do LASP.
Esta é uma imagem do “brilho noturno” ultravioleta na atmosfera marciana sobre o pólo sul. As cores falsas verdes e brancas representam a intensidade da luz ultravioleta, sendo o branco o mais brilhante. O nightglow foi medido a cerca de 70 quilômetros (aproximadamente 40 milhas) de altitude pelo instrumento Imaging UltraViolet Spectrograph na nave MAVEN da NASA. Uma visão simulada do globo de Marte é adicionada digitalmente para o contexto, e a área branca tênue no centro da imagem é a calota polar. A imagem mostra uma espiral brilhante inesperadamente brilhante na atmosfera noturna de Marte. A causa do padrão espiral é desconhecida.
Créditos: NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / CU / LASP
Em seguida, a equipe planeja olhar para o nightglow “de lado”, em vez de para baixo de cima, usando dados obtidos por IUVS olhando um pouco acima da borda do planeta. Essa nova perspectiva será usada para entender os ventos verticais e as mudanças sazonais com ainda mais precisão.
O nightglow marciano foi observado pela primeira vez pelo instrumento SPICAM na espaçonave Mars Express da Agência Espacial Européia. No entanto, o IUVS é um instrumento de próxima geração mais capaz de mapear repetidamente o brilho noturno, encontrando padrões e comportamentos periódicos. Muitos planetas, incluindo a Terra, têm brilho noturno, mas MAVEN é a primeira missão a coletar tantas imagens de brilho noturno de outro planeta.
A pesquisa foi financiada pela missão MAVEN. O principal investigador do MAVEN trabalha no Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado, em Boulder, e Goddard da NASA gerencia o projeto MAVEN. A NASA está explorando nosso Sistema Solar e além, descobrindo mundos, estrelas e mistérios cósmicos próximos e distantes com nossa poderosa frota de missões espaciais e terrestres.
Pensa-se que até metade do cálcio no Universo - e isso inclui nossos ossos e dentes - provém de estrelas explosivas de supernovas , e os pesquisadores agora foram capazes de obter uma visão sem precedentes de como essas supernovas raros e ricas em cálcio chegam ao fim de suas vidas.
A visão nunca vista de como essas explosões estelares liberam tanto cálcio foi realizada usando raios-X no espaço profundo e imagens infravermelhas, e preenche algumas lacunas em nosso conhecimento científico sobre o processo.
Reunindo contribuições de 67 autores em 15 países, o estudo resultante sugere que as supernovas ricas em cálcio começam como estrelas compactas que rapidamente perdem massa no final de suas vidas, liberando uma camada externa de gás com a qual os materiais explosivos colidem.
(Aaron M. Geller, Universidade do Noroeste)
"Esses eventos são tão poucos que nunca soubemos o que produziu supernovas ricas em cálcio", diz o astrofísico Wynn Jacobson-Galan , da Northwestern University.
"Observando o que essa estrela fez em seu último mês antes de atingir seu fim crítico e tumultuado, espiamos um lugar inexplorado, abrindo novas avenidas de estudo na ciência transitória".
A supernova em questão, SN 2019ehk, foi descoberta pela primeira vez pelo astrônomo amador Joel Shepherd na galáxia espiral Messier 100 (M100), a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância da Terra. Logo após a descoberta, muitos dos principais telescópios da Terra a seguiram - com eventos transitórios como esse, a velocidade é crucial.
O que os astrônomos não estavam esperando era a luminosidade da luz de raios-X que o SN 2019ehk estava emitindo. Os cientistas rapidamente perceberam que estavam observando uma enxurrada de raios X de alta energia fluindo da estrela e atingindo a camada externa de gás, fornecendo pistas importantes para os materiais que estava lançando e quanto do material havia.
As leituras da estrela moribunda ajudaram os cientistas a descobrir o que estava acontecendo: as reações entre os materiais expelidos e o anel externo de gás estavam produzindo temperaturas intensamente quentes e altas pressões, levando a uma reação nuclear produtora de cálcio à medida que a estrela tenta se livrar de sua calor e energia o mais rápido possível.
"A maioria das estrelas massivas cria pequenas quantidades de cálcio durante a vida útil, mas eventos como o SN 2019ehk parecem ser responsáveis por produzir grandes quantidades de cálcio e, no processo de explosão, dispersam-no pelo espaço interestelar nas galáxias", diz o astrônomo Régis Cartier , do Laboratório Nacional de Pesquisa em Astronomia com Infravermelho Óptico (NOIRLab) nos EUA.
"Em última análise, esse cálcio faz parte da formação de sistemas planetários e de nossos corpos no caso da nossa Terra!"
É porque essas estrelas são tão importantes na produção de cálcio que os cientistas têm demonstrado tanto interesse em vê-las - algo que se mostrou difícil (até o Hubble perdeu o SN 2019ehk). A explosão no centro do novo estudo é responsável pela maior quantidade de cálcio já vista emitida em um evento astrofísico observado singular.
Ser capaz de ver o funcionamento interno desse tipo de supernova abrirá novas áreas de pesquisa e nos dará uma idéia melhor de como o cálcio em nossos ossos e dentes - e em todos os outros lugares do Universo - surgiu.
É também um ótimo exemplo da comunidade científica internacional trabalhando em conjunto para capturar e gravar algo de grande importância. Apenas 10 horas após a explosão brilhante inicial ter sido vista no céu por Joel Shepherd, alguns dos melhores telescópios que temos estavam prontos para registrar o que aconteceu a seguir.
"Antes deste evento, tínhamos informações indiretas sobre o que as supernovas ricas em cálcio poderiam ou não ser", diz a astrofísica Raffaella Margutti , da Northwestern University. "Agora, podemos descartar com confiança várias possibilidades".
O sistema planetário Trappist-1 possui três planetas em sua zona habitável, enquanto nosso sistema possui apenas um.
Crédito: NASA / JPL-Caltech
Terra. Um novo estudo mostra que outras estrelas podem ter até sete planetas semelhantes à Terra na ausência de um gigante gasoso como Júpiter.
Esta é a conclusão de um estudo liderado pelo astrobiólogo da UC Riverside, Stephen Kane, publicado esta semana no Astronomical Journal .
A busca pela vida no espaço sideral geralmente se concentra no que os cientistas chamam de "zona habitável", que é a área ao redor de uma estrela na qual um planeta em órbita poderia ter oceanos com água líquida - uma condição para a vida como a conhecemos.
Kane estudava um sistema solar próximo chamado Trappist-1, que possui três planetas semelhantes à Terra em sua zona habitável.
"Isso me fez pensar sobre o número máximo de planetas habitáveis que uma estrela pode ter e por que nossa estrela só tem um", disse Kane. "Não parecia justo!"
Sua equipe criou um sistema modelo no qual simulavam planetas de vários tamanhos orbitando suas estrelas . Um algoritmo representou forças gravitacionais e ajudou a testar como os planetas interagiam entre si por milhões de anos.
Eles descobriram que é possível que algumas estrelas suportem até sete, e que uma estrela como o nosso sol poderia potencialmente suportar seis planetas com água líquida.
"Mais de sete, e os planetas ficam muito próximos um do outro e desestabilizam as órbitas um do outro", disse Kane.
Por que, então, nosso sistema solar possui apenas um planeta habitável se é capaz de suportar seis? Ajuda se o movimento dos planetas é circular, em vez de oval ou irregular, minimizando qualquer contato próximo e mantendo órbitas estáveis.
Kane também suspeita de Júpiter, que tem uma massa duas vezes e meia a de todos os outros planetas do sistema solar combinados, limitando a habitabilidade do sistema.
"Isso tem um grande efeito na habitabilidade do nosso sistema solar, porque é massivo e perturba outras órbitas", disse Kane.
Sabe-se que apenas um punhado de estrelas possui vários planetas em suas zonas habitáveis. Avançando, Kane planeja procurar estrelas adicionais cercadas inteiramente por planetas menores. Essas estrelas serão os principais alvos para imagens diretas com telescópios da NASA, como o do Observatório Habitacional de Exoplanetas do Jet Propulsion Laboratory.
O estudo de Kane identificou uma dessas estrelas, Beta CVn, que está relativamente próxima a 27 anos-luz de distância. Por não ter um planeta semelhante a Júpiter, ele será incluído como uma das estrelas verificadas para vários planetas de zonas habitáveis.
Estudos futuros também envolverão a criação de novos modelos que examinam a química atmosférica de planetas de zonas habitáveis em outros sistemas estelares.
Projetos como esses oferecem mais do que novos caminhos na busca pela vida no espaço sideral. Eles também oferecem aos cientistas uma visão das forças que podem mudar a vida em nosso próprio planeta um dia.
"Embora saibamos que a Terra tem sido habitável durante a maior parte de sua história, ainda há muitas questões sobre como essas condições favoráveis evoluíram com o tempo e os fatores específicos por trás dessas mudanças", disse Kane. "Medindo as propriedades dos exoplanetas cujos caminhos evolutivos podem ser semelhantes aos nossos, obtemos uma prévia do passado e do futuro deste planeta - e o que devemos fazer para manter sua habitabilidade".
Mais informações: Stephen R. Kane et al., Embalagem Dinâmica na Zona Habitável: O Caso do Beta CVn, The Astronomical Journal (2020). DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ab9ffe
A representação deste artista mostra o rover Perseverance da NASA em ação explorando a Cratera Jezero em Marte. Com a ajuda do MIT, a Perseverance se aprofundou em questões sobre a vida no Planeta Vermelho do que nunca.
Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech
Liderada por pesquisadores do MIT, um dos experimentos a bordo da próxima missão ao Planeta Vermelho visa gerar oxigênio do ar marciano.
Em 30 de julho, uma janela de oportunidade de duas semanas se abriu para que o Perseverance - o mais novo veículo espacial de Marte, forjado no espírito da curiosidade humana - inicie sua jornada em direção ao Planeta Vermelho com o lançamento do Centro de Lançamento Espacial de Cabo Canaveral, no leste da Flórida. costa. Com a ajuda do MIT, esta última missão da NASA se baseará no legado de seus predecessores itinerantes de laboratório e se aprofundará mais do que nunca em questões sobre a vida em Marte.
Em seu estado atual, Marte é inóspito; a superfície está empoeirada e a única água disponível é congelada perto dos pólos, no subsolo profundo, ou tão firmemente ligada ao solo que precisaria ser cozida no forno para extraí-la. O ar é respirável e a atmosfera fina permite níveis preocupantes de radiação, mantendo uma temperatura média de -81 graus Fahrenheit. No passado, no entanto, pode ter parecido muito mais com a Terra e mais sustentável para a vida.
Os objetivos do Perseverance - um componente de assinatura da maior missão Mars 2020- exploram questões dessa antiga habitabilidade, caracterizam o meio ambiente e ajudam a pavimentar o caminho para futuras explorações humanas. Um dos sete experimentos que viajam no rover abordará especificamente missões humanas futuras em Marte: MOXIE, abreviação do Experimento de utilização de recursos in situ OXygen em Marte, nos ajudará a nos preparar para essas primeiras missões, demonstrando que podemos produzir nosso próprio oxigênio em Marte use para propulsor de foguetes e para a tripulação respirar quando os astronautas chegarem lá. O MOXIE foi proposto e desenvolvido por meio de uma colaboração entre pesquisadores do Observatório do Haystack do MIT e do Departamento de Aeronáutica e Astronáutica do MIT (AeroAstro), juntamente com engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL).
O MIT também está bem representado em outros aspectos da missão. O perseverance terá um sistema sofisticado de seleção, retirada do núcleo, armazenamento em cache e preservação de amostras de rocha e solo que um dia trará de volta à Terra. A professora de geobiologia e membro do Grupo de Ciência do Projeto da missão, Tanja Bosak, e a professora de ciências planetárias Ben Weiss, do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT, são cientistas participantes de uma equipe de 10 pessoas para seleção de amostras de retorno. Com experiência em processos biogeoquímicos e sedimentológicos em sistemas microbianos e paleomagetismo e geofísica planetária, eles têm a tarefa de ajudar a identificar amostras promissoras na superfície marciana para centralizar, coletar e analisar sinais de vida anterior e evolução da habitabilidade do planeta. E Ariel Ekblaw, uma estudante de pós-graduação em artes e ciências da mídia e fundadora e líder da Iniciativa de Exploração Espacial do MIT Media Lab, contribuiu para um experimento móvel durante um verão no JPL, que procurará evidências de micróbios passados .
A pequena árvore mecânica
No filme de 2015 Perdido em Marte , quando o astronauta Mark Watney (interpretado por Matt Damon) ficou preso em Marte, ele conseguiu sobreviver o tempo suficiente para coordenar uma missão de resgate com sua tripulação vivendo na terra do Planeta Vermelho. Esse é o princípio básico por trás da utilização de recursos in situ, ou ISRU, e o MOXIE representa um primeiro passo importante na realização do ISRU para futuros exploradores de Marte.
“Você não apenas precisa de oxigênio para as pessoas respirarem, mas também precisa que o foguete respire. Se você está queimando combustível, precisa de oxigênio para consumi-lo ”, diz Michael Hecht, pesquisador principal da MOXIE e diretor de pesquisa do MIT Haystack Observatory, em Westford, Massachusetts. "Há uma razão pela qual os tanques de oxigênio são os itens mais pesados em um manifesto de voo espacial."
Os lançamentos consomem muito combustível: impulsionar uma espaçonave para sair da força gravitacional da Terra requer muita energia, e retornar à Terra exige repetir tudo isso. Além disso, os tanques pesados necessários para transportar o oxigênio necessário para uma determinada missão ocupam imóveis preciosos em uma espaçonave cuidadosamente calibrada. É aqui que entra a abordagem ISRU.
"Em vez de levá-lo conosco, por que não fazê-lo quando chegarmos lá quando precisarmos?" Diz Hecht. “O oxigênio existe em Marte, mas não de uma forma que possamos usá-lo. Então esse é o problema que estávamos tentando resolver com o MOXIE. ”
O MOXIE coletará dióxido de carbono (CO2) da atmosfera marciana e eletroquimicamente o dividirá em moléculas de oxigênio e monóxido de carbono.
Animação: NASA / JPL
Uma fonte potencial de oxigênio é o gelo que existe sob a superfície marciana. Mas a mineração desse gelo exigiria máquinas complexas, e o ato físico de cavar e perfurar colocaria um desgaste significativo no equipamento, o que é um problema quando uma pessoa que repara está a um planeta de distância. Felizmente, havia outro recurso potencial que a equipe pode utilizar para gerar oxigênio: a atmosfera.
“Com a abordagem de mineração, você precisa extrair o gelo, refinar e processá-lo para liberar o oxigênio e trazê-lo de volta, o que não é algo que possamos fazer de maneira robótica, especialmente dentro das restrições de espaço”, diz Hecht. “Eu queria encontrar uma abordagem muito mais simples. Como a atmosfera marciana é de cerca de 96% de dióxido de carbono, construímos uma pequena árvore mecânica, porque isso é muito mais fácil do que construir uma empresa de mineração independente e em miniatura. ”
O objetivo da MOXIE: coletar o dióxido de carbono abundante no ar marciano, convertê-lo em oxigênio e medir a pureza do oxigênio. Depois de aspirar o ar marciano, o sistema filtra a poeira, a comprime e depois a alimenta no eletrolisador de óxido sólido (SOXE), o elemento principal que absorve o dióxido de carbono pressurizado e usa uma combinação de eletricidade e química para dividir a molécula em oxigênio e monóxido de carbono. A pureza do oxigênio é analisada e, em seguida, o oxigênio é liberado de volta à atmosfera marciana.
Atualmente, o plano é realizar pelo menos 10 execuções produtoras de oxigênio em toda a missão, sob o maior número possível de condições sazonais e ambientais. Devido à intensa quantidade de energia necessária para executar o experimento MOXIE, a equipe se coordenará com os outros pesquisadores, que terão que se desligar durante o tempo de execução de várias horas do MOXIE e aguardar a maior parte do dia marciano ( chamado sol) para recarregar as baterias do Perseverance. Os dados serão enviados de volta para um laboratório no campus do MIT, onde o desempenho do MOXIE será analisado.
Montagem da equipe
Em 2013, a NASA fez uma chamada de propostas para experimentos de geração de oxigênio para o rover 2020 dentro de parâmetros específicos. Apesar de trabalhar na missão Phoenix Mars Lander durante seus 30 anos no JPL, quando Hecht se mudou para seu cargo atual no MIT Haystack Observatory em 2012, ele não esperava mais ser um “cara de Marte” - ele achou que estava terminado com Marte para sempre. Mas seus ex-colegas do JPL discordaram e pediram que ele liderasse o experimento como investigador principal. Segundo Hecht, mesmo depois de se inscrever, ele acreditava que a proposta do projeto era um tiro no escuro, mas em julho de 2014, ele e seus colegas souberam que haviam desembarcado o projeto .
“Os pesquisadores de outros laboratórios da NASA tiveram um enorme avanço e muita herança tecnológica. A seleção da MOXIE foi uma grande surpresa para mim ”, diz Hecht. “Como essa missão tem um foco centrado no ser humano, eu sabia que tínhamos que estabelecer credibilidade real com a comunidade de exploração humana, que não estávamos apenas procurando uma desculpa para fazer uma ciência interessante. Então, como convencê-los de que somos de verdade e queremos ajudar na exploração humana? Levei cerca de cinco minutos para pensar em Jeff Hoffman.
Hoffman, professor da prática no MIT AeroAstro, certamente sabe uma coisa ou duas sobre a exploração do espaço humano. Ele registrou quatro caminhadas espaciais em seus cinco vôos espaciais durante sua carreira como astronauta da NASA - incluindo a missão inicial de resgate / recuperação para reparar o Telescópio Espacial Hubble em 1993.
Além da vasta experiência de Hoffman com voos espaciais humanos, ele compartilhou outra conexão com Hecht: Hecht foi o primeiro orientador de estudantes de pós-graduação de Hoffman como um novo pesquisador do MIT antes de ser chamado para entrar no programa de astronautas em 1978 e seguir uma carreira na NASA. Ele retornou ao corpo docente do MIT em 2001 e, além de ser pesquisador principal adjunto do MOXIE, ele dirige o Laboratório de Sistemas Humanos do MIT e ministra cursos sobre sistemas de voo espacial humano.
“É uma ótima experiência colaborar com um ex-aluno de pós-graduação como colegas, especialmente em um projeto como o MOXIE, porque mostra a importância dos alunos de pós-graduação para o processo de pesquisa em uma história que se completa”, diz Hoffman. "Não apenas os estudantes de pós-graduação realizam o trabalho diário de um projeto, mas também estamos desenvolvendo a próxima geração de pessoas que continuarão explorando não apenas Marte, mas todo o sistema solar."
Os alunos de doutorado do AeroAstro Eric Hinterman SM '18 e Maya Nasr '18 estão na equipe MOXIE desde 2016, quando Hinterman estava trabalhando em seu mestrado e Nasr estava realizando um projeto de pesquisa relacionado ao MOXIE como um júnior em aeronáutica e astronáutica.
Para sua tese de mestrado, Nasr se concentrou em calibrar os sensores na unidade MOXIE, realizando experimentos sob diferentes pressões, temperaturas e condições que imitam o ambiente de Marte. O objetivo do trabalho de seu mestre era entender como os sensores podem se comportar de maneira diferente em um ambiente como o de Marte e calibrá-los adequadamente para que eles retornassem dados precisos durante a missão. Seu trabalho de doutorado se concentrará no processamento e na análise dos dados experimentais do laboratório MOXIE e dos dados de telemetria que serão enviados de Marte, o que ajudará a determinar quão bem a unidade funciona em sua tarefa de extrair oxigênio.
“Para mim, pessoalmente, significa muito trabalhar neste projeto e é incrível que o lançamento já esteja acontecendo. Eu cresci no Líbano e lembro de assistir ao pouso do Curiosity Rover e, na época, o diretor da NASA JPL era o Dr. Charles Elachi, que é originalmente libanês ”, diz Nasr. "Vê-lo no controle da missão me fez perceber que era possível fazer parte de uma missão em Marte, e é uma das razões pelas quais me inscrevi no MIT."
A mais nova integrante da equipe MOXIE é a estudante de mestrado AeroAstro, Justine Schultz, que ingressou no final da primavera de 2020. Schultz, que também trabalha em período integral na General Electric, concentrará seu trabalho de pós-graduação na construção de um modelo térmico detalhado da MOXIE.
O que há em um nome?
Como “Experiência de utilização de recursos in situ OXygen da Mars” é um bocado, a Hecht queria ser criativa com o nome do projeto. A inspiração inicial vem do refrigerante Moxie, que foi inventado em Massachusetts nos anos 1800 como um tônico calmante. Quando a empresa a misturou com água com gás para aumentar a carbonatação, começou a voar das prateleiras e se tornou um dos primeiros refrigerantes produzidos em massa nos EUA.
Além da conexão local e do importante papel do dióxido de carbono na história de sucesso da Moxie soda, Hecht achou que o significado por trás da palavra que se tornou parte do nosso léxico cultural era particularmente adequado ao projeto. Merriam-Webster define "moxie" como "energia, vitalidade, coragem, determinação e know-how". O significado mais profundo tornou-se ainda mais relevante à medida que o mundo enfrentava uma perigosa pandemia global com a linha de chegada à vista.
“A situação com o coronavírus certamente causou alguns atrasos de onde pensávamos que estaríamos, mas, felizmente, nunca colocou em risco a missão. Apesar de alguns contratempos, fomos capazes de girar e nos adaptar para manter o lançamento nos trilhos ”, afirmou Hecht. "Mas Covid-19, droga, estamos lançando este veículo espacial."
A janela de lançamento é um fator importante porque marca o período de tempo em que a órbita da Terra ao redor do sol está alinhada com a de Marte, de modo a permitir que um foguete siga uma trajetória de vôo, como mudar de faixa em uma rodovia para encontrar seu alvo. ponto de aterrissagem na cratera Jezero de Marte . A janela é fechada em 15 de agosto e não será aberta por mais 26 meses.
"Embora seja triste não ter esse momento de comemoração em pessoa, o mais importante é que chegaremos à superfície de Marte e produziremos oxigênio, o que faremos on-line em casa", diz Hoffman. “Observando tudo o que aconteceu nos últimos meses e todas as pessoas que trabalharam duro para deixar o Mars 2020 pronto para o lançamento, apesar do mundo ao nosso redor fechar, estou feliz por termos escolhido o nome Perseverance porque perseverar com a missão se tornou o nome do jogo. ”
Megaripples perto de uma duna de areia em Marte. NASA / JPL / UNIVERSIDADE DO ARIZONA
Pesquisadores avistaram grandes ondas de areia marciana migrando pela primeira vez. A descoberta dissipa a crença de longa data de que esses "megaripples" não se mexeram desde que se formaram centenas de milhares de anos atrás. Eles também são evidências de ventos mais fortes do que o esperado no Planeta Vermelho.
É bastante impressionante que os humanos possam detectar essas mudanças em Marte, diz Ralph Lorenz, cientista planetário do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, que não participou da pesquisa. "Agora podemos medir processos na superfície de outro planeta que são apenas algumas vezes mais rápidos do que nossos cabelos crescem".
Megaripples são encontrados em desertos da Terra, geralmente entre dunas. Ondas na areia espaçadas até dezenas de metros de distância, são uma versão maior de ondulações que ondulam a cada 10 centímetros ou mais em muitas dunas de areia.
Mas, diferentemente das dunas, as megaripples são compostas de dois tamanhos de grãos de areia. Grãos mais grossos e pesados cobrem as cristas de megaripples, dificultando o movimento do vento por essas características, diz Simone Silvestro, cientista planetária do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, em Nápoles.
Desde o início dos anos 2000, os rovers e orbitadores de Marte avistaram repetidamente megaripples no Planeta Vermelho. Mas eles não pareciam mudar de maneira mensurável, o que levou alguns cientistas a pensar que eram relíquias do passado de Marte, quando sua atmosfera mais espessa permitia ventos mais fortes.
Agora, usando imagens capturadas pelo Mars Reconnaissance Orbiter da NASA, Silvestro e seus colegas mostraram que algumas megaripples se arrastam - muito lentamente.
Os pesquisadores se concentraram em dois locais próximos ao equador de Marte. Eles analisaram cerca de 1100 megaripples na cratera de McLaughlin e 300 na região de Nili Fossae. Eles procuraram sinais de movimento comparando imagens de lapso de tempo de cada site - separados por 7,6 e 9,4 anos, respectivamente. Megaripples em ambas as regiões avançaram cerca de 10 centímetros por ano , informou a equipe no Journal of Geophysical Research: Planets . É sobre a rapidez com que as megaripples se movem no deserto de Lut, no Irã .
É uma surpresa que as megaripples se movam em Marte, diz Jim Zimbelman, geólogo planetário do Museu Aéreo e Espacial da Smithsonian Institution. Apenas algumas décadas atrás, não havia evidências de que as areias de Marte fossem móveis, diz ele. "Nenhum de nós pensou que os ventos eram fortes o suficiente."
Os ventos em Marte podem estar acelerando pequenos grãos de areia, sugerem Silvestro e seus colegas. Quando esses grãos começam a rolar ou saltar, eles podem agir como aríetes, batendo em grãos maiores e colocando-os em movimento. Esse processo, conhecido como fluência provocada pelo impacto, foi observado na Terra.
As dunas de areia em Marte provavelmente doaram seus grãos à migração das megaripples, a equipe conclui, porque as dunas próximas se moviam na mesma direção que as megaripples.
Modelos atmosféricos de Marte sugerem que ventos capazes de mover areia são raros. Essa descoberta de migração de megaripples forçará a revisão desses modelos, sugere a equipe.
Silvestro planeja expandir sua busca pela migração de megaripples para todo o planeta. Ele suspeita que as megaripples mais rápidas estejam próximas às dunas em movimento mais rápidas de Marte. Megaripples em movimento são faróis de vento, que por sua vez podem desencadear tempestades de poeira, sugerem os pesquisadores. A poeira transportada pelo ar pode cobrir os painéis solares, reduzindo sua eficiência, e também pode absorver peças mecânicas como engrenagens. Isso é uma má notícia para os rovers de Marte e para os habitats humanos.
Um foguete que transportava o mais ambicioso veículo espacial da NASA, Mars, já foi lançado de Cape Canaveral, na Flórida, embora sua jornada crucial pelo espaço esteja apenas começando.
O veículo espacial Perseverance e seu aparelho de pouso foram acondicionados dentro do topo de um foguete Atlas V de 7 metros em Cabo Canaveral, Flórida, na manhã de quinta-feira. Às 7:50 da manhã, ET, os boosters do foguete disparavam e o lançavam da plataforma de lançamento, iniciando uma corrida de foguetes de uma hora e meia pelo caminho orbital para levar o robô a Marte.
Se sobreviver à jornada à frente, o veículo espacial da missão, de US $ 2,4 bilhões, examinará e explorará rochas marcianas em busca de sinais de vida alienígena, libertará o primeiro helicóptero interplanetário de sua barriga e testará tecnologias que os humanos precisarão para sobreviver no planeta vermelho.
O foguete deve completar uma série de manobras complexas à medida que acelera a atmosfera da Terra, lançando camadas externas e acionando motores nos momentos certos para levar o Perseverance a caminho de Marte.
O lançamento não será um sucesso até que a sonda do rover se separe do estágio superior do foguete e saia em sua jornada de sete meses pelo espaço interplanetário.
Veja como o lançamento deve prosseguir:
Decolagem, 7:50 am ET
Jettison foguetes sólidos, 7:51:49
Carenagem de carga útil Jettison, 7:53:27
Desligar o motor de reforço, 7:54:21
Separe o estágio superior do foguete do impulsionador do núcleo, 7:54:27
Ligue o motor principal, 7:54:37
Desligue o motor principal, 8:01:39
Ligue o motor principal novamente, 8:35:21
Desligue o motor principal novamente, 8:42:59
Separe a sonda Mars de rover do estágio superior, 8:47:42
Comece a liberar o excesso de combustível do estágio superior para evitar uma explosão, 9:14:02.
Operações de lançamento concluídas, 9:57:22
O momento do lançamento e um grande impulso da rotação da Terra devem levar a sonda a mais de 314 milhões de milhas para chegar a Marte em fevereiro de 2021. Um jetpack gigante deve abaixar com segurança o veículo espacial na Cratera Jezero de Marte - um antigo delta do rio que pode abrigar traços de alienígenas vida.
O perseverance é programado para procurar esses traços - rochas antigas contendo assinaturas químicas que somente a vida deixaria para trás - e preparar amostras para o retorno posterior à Terra.
Isso marca o terceiro lançamento de julho em Marte. Os Emirados Árabes Unidos e a China lançaram sua própria espaçonave ao Planeta Vermelho nos dias 18 e 23 de julho. Todas as três missões estão tentando capturar Marte quando ele passa perto da Terra. Isso não acontecerá novamente até 2022.
O veículo espacial Rosalind Franklin, da Agência Espacial Européia e da Roscosmos, perfurará 2 metros abaixo da superfície de Marte para procurar sinais de vida.
Crédito: NYU Abu Dhabi
Embora nenhuma vida tenha sido detectada na superfície marciana, um novo estudo do astrofísico e cientista Dimitra Atri, do Centro de Ciências Espaciais da Universidade de Nova York de Abu Dhabi, descobriu que condições abaixo da superfície poderiam potencialmente sustentá-la. A subsuperfície - que é menos dura e tem vestígios de água - nunca foi explorada. De acordo com Atri, o bombardeio constante de raios cósmicos galácticos penetrantes (GCRs) pode fornecer a energia necessária para catalisar a atividade orgânica lá.
Atri investigou o potencial biológico do desequilíbrio químico galáctico, induzido por raios cósmicos e acionado por radiação no ambiente subterrâneo marciano; os resultados são publicados na revista Scientific Reports .
Há evidências crescentes sugerindo a presença de um ambiente aquoso em Marte antigo, levantando a questão da possibilidade de um ambiente de suporte à vida. A erosão da atmosfera marciana resultou em mudanças drásticas no clima: as águas superficiais desapareceram, encolhendo os espaços habitáveis do planeta, restando apenas uma quantidade limitada de água próxima à superfície em forma de salmoura e depósitos de gelo na água. A vida, se alguma vez existisse, teria que se adaptar às duras condições modernas, que incluem baixas temperaturas e pressão da superfície e alta radiação.
A subsuperfície de Marte possui vestígios de água na forma de água gelada e salmoura e sofre química redox acionada por radiação. Usando uma combinação de modelos numéricos, dados de missões espaciais e estudos de ecossistemas de cavernas profundas na Terra para sua pesquisa, Atri propõe mecanismos através dos quais a vida, se alguma vez existir em Marte, poderia sobreviver e ser detectada com a próxima missão ExoMars (2022) pela Agência Espacial Européia e Roscosmos. Ele supõe que a radiação cósmica galáctica, que pode penetrar vários metros abaixo da superfície, induz reações químicas que podem ser usadas para energia metabólica pela vida existente e hospeda organismos usando mecanismos vistos em ambientes químicos e de radiação semelhantes na Terra.
Zona habitável induzida por radiação proposta abaixo da superfície de Marte.
Crédito: NYU Abu Dhabi
"É emocionante contemplar que a vida poderia sobreviver em um ambiente tão severo, a apenas dois metros abaixo da superfície de Marte", disse Atri. "Quando o rover Rosalind Franklin a bordo da missão ExoMars (ESA e Roscosmos), equipado com uma broca de subsuperfície, for lançado em 2022, será adequado para detectar a vida microbiana existente e, esperançosamente, fornecer algumas informações importantes".
Mais informações: Dimitra Atri. Investigando o potencial biológico do desequilíbrio químico induzido por radiação cósmica galáctica no ambiente subterrâneo de Marte, Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038 / s41598-020-68715-7
Quando o magma sai da Terra para a superfície, ele flui como lava. Esses fluxos de lava são fascinantes de assistir e deixam para trás algumas formas de relevo e rochas únicas. Mas muito do que é fascinante sobre esses fluxos pode estar oculto no subsolo, como tubos de lava.
Esses tubos de lava estão se tornando um alvo muito desejável para a exploração em outros mundos, assim como eles estão aqui na Terra.
Os tubos de lava são formados quando a superfície da lava fluindo esfria e endurece, mas a lava por baixo continua fluindo. É como um rio gelado que forma uma camada de gelo no topo enquanto a água embaixo continua fluindo. A lava que flui pode permanecer quente e drenar, deixando uma caverna. Isso acontece na Terra e pode ser uma delícia e um desafio para os caçadores de espeleologia.
Mas também aconteceu na Lua e em Marte, e talvez em qualquer outro lugar onde tenha havido atividade vulcânica. Tubos de lava são ambientes únicos. Eles podem fornecer um abrigo para a vida, ou evidência de vida microbiana no passado, e podem conter registros facilmente observados de atividade geológica.
Os tubos de lava podem ser muito grandes, às vezes muitos quilômetros de comprimento. A mais longa que conhecemos na Terra é a Caverna Kazamura, no Havaí. Tem 65,5 quilômetros (40,7 milhas) de comprimento. É também o mais profundo.
A Caverna Kazamura é o tubo de lava mais longo da Terra. Apresenta o revelador teto arqueado dos tubos de lava, e o piso era a crosta de um antigo lago de lava que desabou para dentro quando o lago foi drenado. Crédito da imagem: Por Dave Bunnell / Under Earth Images - Trabalho próprio, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons
Há muitas evidências de que os tubos de lava se formaram na Lua e em Marte.
Em 2009, o Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA tirou fotos de uma clarabóia se abrindo em um tubo de lava na região de Marius Hills . Alguns anos depois, o orbitador lunar Chandrayaan-1 indiano avistou mais tubos de lava. Muito rapidamente, as pessoas começaram a pensar em explorar essas formas de relevo únicas. Havia também algumas conjecturas sobre sua adequação à habitação.
A luz desabou em um tubo de lava na região de Marius Hills, na Lua, como fotografado pelo Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA.
Crédito de imagem: NASA / GSFC
Uma imagem de um tubo de lava parcialmente desmoronado perto do equador lunar, capturado pelo orbitador lunar Chandrayaan-1 da Índia.
Crédito de imagem: Indian Space Applications Center
A primeira evidência de tubos de lava em Marte veio do Viking Orbiter da NASA. No vulcão Alba Mons , na região de Tharsus, em Marte, a câmera de Viking capturou uma imagem de um longo tubo extrudado acima da superfície do flanco do vulcão. É quase inegavelmente um tubo de lava.
Uma imagem de um tubo de lava em Alba Mons de Marte, do Viking Orbiter da NASA.
Crédito de imagem: NASA
Marte em uma época no passado estava úmido e quente e pode ter hospedado vida. Com o tempo, foi despida de sua atmosfera e água e tornou-se gelada. Mas se houvesse vida lá, poderia ter tido tempo de “migrar” para os únicos nichos restantes onde poderia sobreviver. Em Marte, isso pode significar tubos de lava.
É isso que os torna alvos de exploração tão desejáveis.
"Se Marte já recebeu vida, pode ter se mudado para refúgios à medida que o planeta evoluiu e as condições da superfície se tornaram cada vez mais severas", escreveu Perkins em seu artigo. “De fato, alguns pesquisadores sugerem que a vida microbiana ainda pode permanecer nos paraísos subterrâneos do Planeta Vermelho. “'Em Marte e em outros lugares, os tubos de lava têm o potencial de fazer a diferença entre a vida e a morte'”, disse Pascal Lee, pesquisador planetário do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Mountain View, CA.
Mas a tarefa de explorar esses tubos é onerosa. Teria que ser feito por robô, pelo menos inicialmente. Que astronauta gostaria de subir em um tubo de lava em Marte sem saber o quão estável e seguro pode ser? Qualquer um que esteja disposto a correr esse risco sem entender o que está se aventurando provavelmente não conseguiria passar pelo treinamento de astronautas.
Uma ilustração de uma seção longitudinal de um poço de lava marciano. Estes são ambientes potencialmente perigosos, melhor explorados por robôs do que por humanos. Por Melissausburn - Trabalho próprio, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons
Mesmo na Terra, cavernas são perigosas. Explorá-los requer um conjunto de habilidades especializadas. Arriscar a vida de um astronauta provavelmente está fora de questão.
Mas que tipo de robô poderia fazer isso?
A melhor maneira de acessar esses tubos de lava é através das chamadas "clarabóias". Essa é uma abertura no topo do tubo onde o teto desabou. Isso garante acesso ao tubo sem nenhuma manobra de perfuração problemática e complicada.
Laura Kerber é geóloga no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, CA. Kerber e seus colegas propuseram usar um robô de rapel para explorar os tubos de lava na Lua, e o mesmo poderia funcionar em Marte. O explorador robótico é chamado de Moon Diver .
O Moon Diver é um ótimo conceito. Consiste em um rover e um lander. Um sistema de pouso de precisão levaria a nave à superfície, perto de seu alvo. O veículo espacial está amarrado ao veículo de aterrissagem e, à medida que o veículo movia-se em direção à clarabóia, tocava sua corda. Uma vez na clarabóia, o veículo espacial se abaixava lentamente no buraco e no chão do tubo de lava
Quatro painéis de uma apresentação em vídeo sobre o conceito Moon Diver. Da esquerda para a direita: o Rover é desdobrado do módulo de aterrissagem, o rover rampa pelo buraco, com a Terra no fundo, o rover pendurado livre quando é abaixado no chão. Embora o conceito tenha sido desenvolvido para explorar a Lua, algo semelhante provavelmente funcionaria em Marte.
Crédito de imagem: KISSCaltech
Mas, seja o Mergulhador da Lua, um Mergulhador de Marte ou algum conceito semelhante, o principal é o que ele verá quando estiver dentro.
As paredes dos tubos de lava podem conter todo tipo de evidência da história do mundo em que estão, simplesmente inatingível de qualquer outra maneira.
Quando os astronautas da Apollo visitaram a Lua, eles nunca perfuraram mais do que cerca de 2,9 metros (9,5 pés). Mas as paredes das clarabóias e tubos na Lua podem ter dezenas de metros de espessura. Marte será semelhante, talvez até mais exposto.
Camadas geológicas distintas serão expostas a fácil estudo. As paredes dos tubos de lava podem mostrar evidências de períodos de fluxo de lava, evidências de períodos de intensos impactos de meteoros e muito mais. Examinar essas paredes também pode lançar luz sobre a história da Terra.
A Terra é um planeta muito ativo, e muitas evidências antigas são simplesmente apagadas por toda a atividade geológica e erosão. Se as paredes do tubo de lava na Lua mostram evidências de períodos sustentados de impactos de meteoros - como uma camada bem definida de rocha pulverizada - essa camada pode ser datada. Com essa evidência, podemos concluir a mesma coisa que aconteceu na Terra, ao mesmo tempo.
Se alguma vez enviarmos uma missão robótica a Marte para explorar tubos de lava, não haverá falta de alvos. O Centro Astrogeológico da Pesquisa Geológica dos Estados Unidos coletou os locais de mais de 1.000 entradas de cavernas candidatas a Marte, muitas das quais são clarabóias de tubos de lava. Chama-se Catálogo de Candidatos à Caverna Global da Mars.
Muitas das aberturas de cavernas e clarabóias de tubos de lava que o USGS identificou em Marte estão na região pós-vulcânica de Tharsis. Nesta imagem, cada ponto vermelho é uma entrada candidata.
Crédito de imagem: Catálogo Global de Candidatos à Caverna Global do USGS / Mars.
Se Marte moderno tem pistas de sua antiga habitabilidade, o lugar mais promissor para procurá-lo pode ser esses tubos de lava. Nas profundezas do subsolo do planeta, a vida simples e antiga de Marte pode ter feito sua última posição. Lá embaixo, teria sido protegido dos raios cósmicos e das partículas prejudiciais do Sol, que corriam pelo planeta, sem impedimentos por uma atmosfera protetora.
O jovem Sistema Solar era um lugar muito mais caótico quando Marte antigo estava quente e úmido. Grandes impactos de meteoros eram mais comuns, e cavernas de lava também poderiam ter fornecido refúgio a eles.
Paredes de cavernas protegidas podem ser o melhor ritmo para encontrar evidências de vidas passadas em Marte. Como Perkins escreve em seu artigo, “Esses sinais podem incluir produtos químicos orgânicos, que podem fluorescir sob certos comprimentos de onda da luz. Ou podem ser remanescentes visíveis de biofilmes criados por comunidades de micróbios. Ou se tais sinais óbvios de vida estiverem ausentes, outros sinais de vidas passadas - como filamentos microbianos fossilizados ou mesmo células fósseis - podem aparecer dentro de minerais formados nas paredes das cavernas e então preservados. ”
A cada missão robótica subsequente a Marte, nossos projetos de missão são mais refinados. À medida que nossa compreensão de Marte aumenta, aprimoramos a seleção de áreas específicas e o design de missões para explorar questões específicas. O próximo veículo espacial da NASA, Perseverance, está indo para a Cratera Jezero para procurar sinais de vida antiga. Esse local foi escolhido após um rigoroso processo de seleção.
É apenas uma questão de tempo até que uma missão seja enviada para explorar tubos de lava? Provavelmente. E, como sempre, será fascinante assistir à conversa começar a ganhar impulso. Será fascinante ver que tipo de veículo e tecnologias as mentes inovadoras têm para a missão.
E será fascinante ver o que eles descobrem no que pode ter sido o último reduto da vida marciana antiga.
