Poderá o enorme oceano interior de Europa conter os blocos de construção da vida e até mesmo sustentar a vida tal como a conhecemos? Esta questão está na vanguarda das discussões astrobiológicas à medida que os cientistas continuam a debater a possibilidade de habitabilidade na lua gelada de Júpiter. No entanto, um estudo recente apresentado no 55º Conferência de Ciências Lunares e Planetárias (LPSC) pode prejudicar as esperanças de encontrar vida, enquanto uma equipe de pesquisadores investiga como o fundo do mar de Europa pode estar carente de atividade geológica, diminuindo a probabilidade de reciclagem de minerais e nutrientes necessários que poderiam servir como catalisadores para a vida.
Aqui, Universo hoje fala com Henry Dawson, que é estudante de doutorado no Departamento de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias da Universidade de Washington em St. Louis e autor principal do estudo, sobre sua motivação por trás do estudo, resultados significativos, estudos de acompanhamento e se Dawson acredita há vida na Europa. Então, qual foi a motivação por trás deste estudo?
Dawson conta Universo hoje, “Uma grande parte da comunidade tem observado o potencial de habitabilidade do fundo do mar e os processos que podem ocorrer nas fontes hidrotermais do fundo do mar ou na química da interação água-rocha. No entanto, nunca foi estabelecido que haveria realmente alguma rocha fresca exposta no fundo do mar, ou se os processos tectónicos que impulsionam as fontes hidrotermais estariam presentes. O interior de silicato de Europa tem um tamanho semelhante ao da Lua da Terra, que está em grande parte geologicamente morta na superfície.”
Para o estudo, Dawson e seus colegas examinaram a probabilidade de ocorrência de atividade geológica no fundo do mar de Europa através da análise de dados sobre as características geofísicas de Europa e comparando-os com parâmetros e processos geológicos conhecidos, incluindo a força de potenciais falhas geológicas e fraturas no interior rochoso de Europa, como a resistência desta rocha muda com a profundidade e como a rocha pode reagir às tensões contínuas, comumente conhecidas como convecção. Usando isto, eles realizaram uma série de cálculos para verificar se a crosta do fundo do mar poderia impulsionar a atividade geológica. Portanto, quais foram os resultados mais significativos deste estudo?
“Parece muito mais difícil expor rocha fresca (que é necessária para impulsionar as reações que a vida exploraria) ao oceano”, diz Dawson. Universo hoje. “As forças das marés não parecem capazes de causar movimento ao longo das falhas, como acontece na superfície, e por isso o fundo do mar provavelmente está parado. Todas as rochas com as quais a água é capaz de interagir através da porosidade foram provavelmente alteradas há centenas de milhões ou milhares de milhões de anos atrás e, portanto, o oceano e as rochas estão em equilíbrio químico. Isto significa que não há atualmente uma entrada contínua de nutrientes no oceano a partir do núcleo rochoso e, portanto, qualquer vida possível provavelmente teria que explorar a entrada de nutrientes da concha gelada acima do oceano.”
Embora este estudo tenha se concentrado em tensões geológicas relacionadas a fraturas e falhas geológicas, o oceano interior de Europa é produzido a partir de outro tipo de tensão geológica conhecida como aquecimento de maré, que é induzido pelo constante estiramento e compressão à medida que Europa orbita Júpiter, muito mais massivo. Este mesmo processo de maré ocorre entre a Terra e a Lua, e vemos isso em ação na subida e descida das águas da Terra ao redor do globo. Para Europa, ao longo de milhares a milhões de anos, o alongamento e a compressão levam à fricção no núcleo rochoso interno de Europa, o que leva ao aquecimento e ao derretimento do gelo interno no oceano interior que existe hoje. É neste oceano que os astrobiólogos levantam a hipótese de que poderia existir vida, possivelmente até a vida como a conhecemos.
No entanto, dadas as infelizes descobertas deste estudo, Dawson e os seus colegas dão implicações terríveis para a potencial habitabilidade em Europa, notando que os seus cálculos estimam que a actividade geológica no fundo do mar de Europa é limitada o suficiente para indicar que as condições habitáveis no interior do oceano de Europa também poderiam ser limitadas. No entanto, o estudo foi rápido a notar que outros processos geológicos poderiam ser examinados para explicar o estado actual da actividade geológica do fundo do mar de Europa, incluindo processos conhecidos como serpentinização e anisotropia de expansão térmica.
“À medida que a rocha é exposta à água e se altera quimicamente, os novos minerais que se formam podem ter um volume molar diferente dos minerais inalterados da rocha original”, diz Dawson. Universo hoje. “A serpentinização é especificamente o processo onde o peridotito, uma rocha típica do manto, é alterado para serpentinito. Esta reação tem um aumento líquido de volume, o que introduz novas tensões. Essas tensões podem levar à fratura da rocha, à exposição de novas faces rochosas e a mais alterações, levando a um ciclo de autopropagação. Por outro lado, os novos minerais podem cimentar fraturas pré-existentes, evitando futuras exposições e criando um ciclo de feedback negativo. A anisotropia de expansão térmica descreve o processo em que diferentes minerais apresentam vários graus de expansão após aquecimento. Assim, quando uma rocha é aquecida ou resfriada, os grãos minerais em seu interior se empurram uns contra os outros, introduzindo porosidade e tensões internas.”
No que diz respeito às forças das marés responsáveis pela produção do oceano interior de Europa, esta lua gelada e a Lua da Terra não são os únicos corpos planetários no sistema solar que poderiam experimentar estas forças únicas. Outros incluem a terceira lua galileana de Júpiter, Ganimedes, a lua gelada de Saturno, Encélado, e a maior lua de Saturno, Titã, todas as quais atualmente se supõe que possuam oceanos interiores devido ao aquecimento das marés. Tal como Europa, Ganimedes exibe uma superfície predominantemente livre de crateras, o que é indicativo de recapeamento frequente, e Encélado foi observado em inúmeras ocasiões pela sonda Cassini da NASA para ter gêiseres na região do pólo sul que frequentemente lançam água para o espaço.
Além disso, Cassini voou através desses gêiseres obter dados sobre a composição do material ejetado, descobrindo moléculas orgânicas. Para Titã, os dados da Cassini revelaram que existe um oceano interior abaixo da sua superfície, que atualmente se supõe que contenha uma combinação de amônia e sais. Mas relativamente a esta investigação mais recente, que estudos de acompanhamento estão actualmente a ser realizados ou planeados?
Dawson conta Universo hoje, “Atualmente estou usando o mesmo modelo para estimar se as forças das marés são capazes de causar fraturas em outras luas geladas no sistema solar exterior, como Ganimedes, Encélado, Titã e as luas uranianas de tamanho médio. Com base nos meus resultados preliminares que apresentei no LPSC, parece que as forças das marés também são insuficientes nessas luas. Além disso, o nosso colaborador Austin Green está a analisar se pode ocorrer vulcanismo no fundo do mar, com base nas forças que os diques vulcânicos podem exercer sobre a rocha através da qual se propagam. Para Europa, a litosfera é demasiado profunda e demasiado forte para que o magma atinja o fundo do mar e, portanto, qualquer fusão que se forme no manto estagna nas profundezas.”
Apesar de ter sido descoberto por Galileu Galilei em 1610 o fascínio por encontrar vida no oceano de Europa só surgiu nas últimas décadas graças em grande parte às missões Voyager da NASA com a Voyager 1 e a Voyager 2 voando através do sistema de Júpiter em 1979 e fotografou as luas da Galiléia de perto e em detalhes pela primeira vez, sugerindo que Europa estava atualmente geologicamente ativa. Isto ocorre porque Europa quase não tem crateras visíveis em toda a sua superfície, indicando que processos específicos são responsáveis por remodelar a pequena lua e encobrir evidências de impactos passados. Europa, sendo a segunda Lua da Galileia, partilha estas características com a primeira e a terceira Luas da Galileia, Io e Ganimedes, respetivamente, enquanto a quarta Lua da Galileia, Calisto, tem uma superfície quase inteiramente coberta por crateras.
Graças a dados adicionais obtidos em missões em curso, incluindo a sonda Galileo da NASA, o Telescópio Espacial Hubble e Juno, os cientistas estão quase inteiramente convencidos de que existe um oceano interior sob a crosta gelada de Europa, com algumas estimativas colocando o volume de água líquida em o dobro dos oceanos da Terra. Portanto, como vemos na Terra, água líquida significa vida, razão pela qual o oceano interior de Europa é alvo de pesquisas astrobiológicas. Mas será que Henry Dawson acha que existe vida na Europa?
Dawson disse ao Universe Today: “Acho que ainda há muito mais que gostaria de entender antes de fazer uma declaração de sim ou não sobre isso. Embora eu acredite que Europa seja um dos candidatos mais prováveis a acolher vida, ao lado de Encélado, a probabilidade de vida permanece pequena, e esta investigação reduz ainda mais a probabilidade.”
Este estudo ocorre no momento em que a NASA se prepara para lançar o Nave espacial Europa Clipper em Outubro, com chegada prevista para Abril de 2030 e foi concebido para explorar o potencial de habitabilidade da Europa e do seu oceano interior. Durante a sua missão de 3,5 anos, o Clipper realizará até 44 sobrevôos próximos de Europa, variando entre 25 e 2.700 quilômetros (16 a 1.678 milhas), enquanto a espaçonave realizará órbitas alongadas para evitar permanecer dentro do poderoso campo magnético de Júpiter por muito tempo. Para avaliar o potencial de habitabilidade de Europa, o Clipper transportará um poderoso conjunto de instrumentos científicos concebidos para analisar a química, a geologia da superfície e as características do oceano interior de Europa.
Além disso, a Agência Espacial Europeia Missão Júpiter Icy Moons Explorer (JUICE) foi lançado em abril de 2023 com uma inserção orbital planejada em Júpiter em julho de 2031, seguida por uma partida de Júpiter e uma inserção orbital em torno de Ganimedes em dezembro de 2034. Assim como o Clipper, o JUICE foi projetado para investigar o potencial de habitabilidade da lua gelada, mas irá examine também Ganimedes e Calisto.
“Fique animado com as missões Europa Clipper e JUICE! Dawson exclama para Universo hoje. “Embora ainda demorem 6 anos até que cheguem a Júpiter, quando chegarem poderemos aprender muito mais sobre o que se passa em Europa. Embora não sejam capazes de medir diretamente o interior, as observações da camada de gelo, do campo gravitacional e da força das marés em Europa ajudarão a restringir modelos futuros. Além disso, sempre tenha cuidado com as suposições que você faz para outros corpos planetários. Embora Europa possa estar coberta de gelo, é verdadeiramente um mundo rochoso que tem um oceano profundo, e os processos que ocorrem em profundidade podem não refletir o que vemos no fundo do mar da Terra.”
O fundo do mar de Europa é geologicamente ativo e que novos insights Europa Clipper e JUICE farão sobre esta surpreendente e intrigante lua gelada nos próximos anos e décadas? Só o tempo dirá, e é por isso que fazemos ciência!
Como sempre, continue fazendo ciência e olhando para cima!
