Qualquer missão para Júpiter e suas luas deve lidar com a radiação avassaladora do gigante gasoso. Apenas um padrão orbital criterioso e medidas de proteção a bordo podem manter uma espaçonave segura. Mesmo assim, a radiação poderosa dita a vida útil de uma missão.
No entanto, os pesquisadores podem ter encontrado uma maneira de se aproximar de pelo menos uma das luas de Júpiter sem enfrentar essa radiação.
Quando a NASA lançou sua missão Juno para Júpiter em 2011, ela sabia que estava enviando sua nave espacial para um ambiente de radiação extrema. A radiação de Júpiter é gerada por seu campo magnético, que é 30.000 vezes mais forte que o da Terra. O campo magnético captura partículas carregadas do ambiente de Júpiter e as acelera para criar seus poderosos cinturões de radiação.
Juno segue uma órbita polar elíptica ao redor de Júpiter, mergulhando na radiação perigosa por períodos de tempo e então a deixando para trás. Os componentes eletrônicos mais sensíveis de Juno estão dentro de um cofre de titânio projetado para resistir à radiação pelo maior tempo possível.
Os astrônomos estão intensamente interessados no sistema Joviano porque três de suas luas galileanas — Europa, Ganimedes e Calisto — parecem ter oceanos quentes enterrados sob camadas de gelo. Isso levanta a questão da habitabilidade, mas a primeira ordem do dia é confirmar se esses oceanos estão realmente lá.
Aqueles SUCO (Jupiter Icy Moons Explorer) está a caminho de Júpiter, e a NASA Europa Clipper será lançado em algumas semanas. (O Europa Clipper ultrapassará o JUICE e chegará a Júpiter primeiro.) Ambas as missões visitarão Europa e tentarão determinar se seu oceano subterrâneo é real. Ambas devem lidar com a radiação intensar Júpiter.
A missão Juno da NASA criou um mapa de radiação da região de Júpiter e encontrou uma rota potencial de baixa radiação para Europa. Como isso afetará essas e futuras missões?
“Este é o primeiro mapa detalhado de radiação da região nessas energias mais altas, o que é um passo importante para entender como funciona o ambiente de radiação de Júpiter.”
Scott Bolton, Investigador Principal, missão Juno
A nave espacial Juno da NASA e as pessoas na equipe da missão recebem crédito por encontrar a rota de baixa radiação para Europa. Juno usou suas duas câmeras de baixa luminosidade usadas na navegação no espaço profundo para mapear o ambiente de radiação perto da lua gelada. O resultado é o primeiro mapa de radiação 3D completo do sistema de Júpiter.
“Na Juno, tentamos inovar novas maneiras de usar nossos sensores para aprender sobre a natureza e usamos muitos de nossos instrumentos científicos de maneiras para as quais não foram projetados”, disse Scott Bolton, pesquisador principal da Juno no Southwest Research Institute em San Antonio.
Os instrumentos responsáveis são o Advanced Stellar Compass (ASC) e o Stellar Reference Unit (SRU). O ASC foi projetado e construído na Dinamarca, e o SRU é da Itália. A maioria das espaçonaves tem esses tipos de instrumentos para ajudá-las a navegar.
O ASC é, na verdade, quatro câmeras no boom do magnetômetro da espaçonave. Elas orientam a espaçonave no espaço e também fazem parte da missão do magnetômetro de medir o campo magnético de Júpiter em detalhes. O SRU ajuda a Juno a determinar sua atitude em relação a um plano horizontal. Ele também serve como um detector de partículas in situ na Investigação de Monitoramento de Radiação da Juno.
Juntos, eles foram usados para criar o mapa de radiação.
“Este é o primeiro mapa detalhado de radiação da região nessas energias mais altas, o que é um grande passo para entender como o ambiente de radiação de Júpiter funciona. O fato de termos conseguido criar o primeiro mapa detalhado da região é um grande negócio, porque não carregamos um instrumento projetado para procurar radiação. O mapa ajudará a planejar observações para a próxima geração de missões ao sistema joviano”, diz Scott Bolton.
A órbita polar elíptica de Juno significa que, à medida que a espaçonave se aproxima do planeta, uma parte diferente da superfície fica diretamente abaixo. Embora seu trabalho não seja obter imagens da superfície de Júpiter, o ASC tira vantagem disso. Como Juno atravessou toda a região ao redor de Júpiter, o ASC também o fez.
“A cada quarto de segundo, o ASC tira uma imagem das estrelas”, disse o cientista da Juno John Leif Jørgensen, professor da Universidade Técnica da Dinamarca. “Elétrons muito energéticos que penetram sua blindagem deixam uma assinatura reveladora em nossas imagens que parece o rastro de um vaga-lume. O instrumento é programado para contar o número desses vaga-lumes, nos dando um cálculo preciso da quantidade de radiação”, disse Jørgensen.
Dados avançados do Stellar Compass revelaram duas coisas importantes. Há mais radiação de altíssima energia em relação à radiação de baixa energia perto da órbita de Europa do que os cientistas pensavam. Há também mais radiação de alta energia na borda orbital dianteira da lua do que na borda traseira. Isso ocorre porque a maioria dos elétrons na magnetosfera de Júpiter ultrapassa Europa por trás devido à rotação do campo magnético de Júpiter. Mas os elétrons de alta energia acabam se afastando, golpeando a borda dianteira de Europa com radiação de alta energia. As interações com a superfície de Europa os esgotam.
A Stellar Reference Unit também contribuiu para uma nova compreensão de como a radiação de Júpiter afeta Europa. Ela tem sido usada como uma câmera de baixa luminosidade, que é seu propósito pretendido, e como um detector de radiação.
Um próximo artigo baseado nessas observações apresentará um mapa de radiação completo de Júpiter e seu ambiente. No início deste ano, os mesmos autores publicaram um artigo intitulado “Influência de Europa no ambiente energético de elétrons de Júpiter, conforme observado pela Micro Bússola Estelar Avançada da Juno.O autor principal é Matija Herceg, pesquisador sênior do Departamento de Pesquisa e Tecnologia Espacial da Universidade Técnica da Dinamarca.
“Como a maioria dos elétrons energéticos, em movimento retrógrado, encontrarão Europa e impactarão seu lado a jusante antes que possam alcançar o lado a montante, Europa interromperá as camadas de deriva de elétrons energéticos e estará praticamente livre de radiação forte no lado a montante”, escreveram os autores em seu artigo.
Juno está em uma missão estendida agora, e mais órbitas devem capturar mais dados sobre a radiação.
A questão é: esse ambiente de baixa radiação pode ser usado em missões futuras para evitar exposição à radiação? É possível, mas mais trabalho precisa ser feito.
“Os resultados das próximas órbitas de Juno, durante sua extensão de missão, podem resultar no povoamento da esteira de plasma de Juno com observações de cruzamento adicionais”, escrevem Herceg e seus coautores. “Como a primeira compilação in situ de observações de fluxo de elétrons energéticos de ambos os lados da esteira de plasma e a montante de Europa, o conjunto de dados apresentado nos dá estimativas da distribuição de espessura e densidade de elétrons na vizinhança de Europa. Os resultados deste artigo podem contribuir para estudos dedicados voltados para a preparação para a próxima missão da NASA Europa Clipper e a missão Juice da ESA.”
Um desses estudos dedicados, pelos mesmos autores de Herceg et al., apresentará o mapa de radiação 3D completo de Júpiter. No entanto, ele está atualmente sob revisão por pares. Essa pesquisa levará a um caminho de baixa radiação para estudar Europa, o alvo mais valioso em nossa busca por vida em outras partes do Sistema Solar?
Fique atento.
