Agora voando em formação com o asteroide Bennu, a espaçonave OSIRIS-REx passará os próximos dezoito meses examinando essa peça primitiva do sistema solar primordial: mapeando sua composição, estudando seus movimentos e elaborando os porquês e o porquê de objetos semelhantes. Esta pesquisa inicial é em antecipação ao Dia da Independência em 2020, quando a espaçonave - o tamanho de um caminhão da UPS com a mobilidade de um beija-flor - pressionará seu mecanismo de coleta de amostras contra Bennu para levar para casa uma caixa lacrada de asteróide premium para análises em laboratórios de todo o mundo.
“Nós teremos visto Bennu de um ponto de luz, e uma vez de volta à Terra, até seus átomos constituintes. É bem incrível. Não há outro corpo para o qual isso seja verdade ”, diz Dante Lauretta, principal investigador da missão, de seu escritório no Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona. Ele pensa por um momento e acrescenta: “Talvez Wild 2”.
O cometa Wild 2 foi amostrado pela missão Stardust da NASA em 2004. Foi a primeira missão de retorno de amostra da agência desde o programa Apollo, embora não tenha se aproximado da audácia do que Lauretta e sua equipe estão fazendo em Bennu. A Stardust coletou partículas na esteira do cometa, a maior das quais tinha cerca de um milímetro, e encontrou aminoácidos essenciais para a vida, mudando a compreensão científica da formação de cometas. OSIRIS-REx, por outro lado, levará até 4, 4 quilos do asteróide carbonáceo. É impossível prever o que sua pedreira revelará, pois acredita-se que os constituintes de Bennu sejam mais antigos que o próprio sistema solar, mas estudar esse material antigo provavelmente preencherá lacunas em nossos modelos de formação do sistema solar e no caminho que levou para a vida na Terra.
Imagem do asteroide Bennu tomado pela nave espacial OSIRIS-REx em 16 de novembro de 2018, a uma distância de 85 milhas (136 km). (NASA / Goddard / Universidade do Arizona) Missões de retorno de amostra são exatamente o que parecem, pegando algum espécime celestial em seu habitat natural e trazendo-o para casa para análise. Embora os cientistas planetários tenham trabalhado em magia com landers e rovers, suas proxies mecânicas ainda são frustrantemente limitadas na ciência que podem fazer. As cargas científicas dos robôs são limitadas por massa e potência, enquanto os espectrômetros da Terra podem ter o tamanho de um prédio. Um síncrotron pode ter um quilômetro de diâmetro. Esses são os tamanhos de Star Trek. A ideia por trás do retorno da amostra é que, se não pudermos trazer as ferramentas para o alvo, levaremos o alvo para as ferramentas.
“Eu estava neste prédio em 2008, quando o pioneiro Phoenix estava na superfície marciana, e essas primeiras colheres de Marte não se soltaram do braço robótico para análise”, diz Lauretta. “Eles finalmente descobriram. Eles aqueceram, e ele se soltou e foi até o espectrômetro de massa, e nós estávamos coçando nossas cabeças e tentando entender o sentido. E eu pensei comigo mesmo: se eu tivesse um grão que eu pudesse tirar da colher, eu poderia lhe dizer uma centena de vezes mais informação do que o que você acabou de tirar daquele instrumento. ”
Nem todas as áreas do estudo planetário são avançadas pela análise de amostras. Um geofísico na esperança de entender um objeto planetário pode não conseguir uma pá de regolito alienígena a princípio. A NASA tem uma cadência de exploração estabelecida para entender os corpos planetários: flyby, orbiter, lander, rover, missão de amostragem e, depois, uma missão humana. A lua verificou cada caixa. Mars 2020, o próximo veículo espacial da NASA pronto para ser lançado em seu ano homônimo, começará o processo de armazenamento em cache da amostra. Ele vai engarrafar a sujeira de Marte para um futuro lander se reunir e explodir de volta para casa. Depois disso, você envia astronautas.
“Durante décadas, faltaram amostras do estudo de Marte”, diz Lindy Elkins-Tanton, diretora da Escola de Exploração Espacial e Terra da Universidade Estadual do Arizona. “Por mais avançado que estejamos com a instrumentação remota, é incrível o quanto aprendemos quando o colocamos em nossas mãos. Simplesmente não há substituição.
Embora os cientistas planetários estudem meteoritos marcianos para entender a história desse planeta, os meteoritos não podem responder à questão de saber se Marte foi ou não uma morada da vida. Além disso, os cientistas não sabem exatamente onde ou quando as amostras se originaram antes de desabar na Terra. Embora os meteoritos de Marte descobertos na Terra possam ser datados com precisão, eles são considerados uma provável amostra parcial, jovem em relação à superfície marciana.
Elkins-Tanton faz parte da equipe de ciências de Marte 2020 e serve como o principal investigador da missão Psyche da NASA para estudar um asteróide de metal, considerado um núcleo planetário, previsto para ser lançado em 2022. Ela diz que, de imediato, os cientistas estudariam marciano amostras para materiais orgânicos e suas composições isotópicas. Tal estudo das razões isotópicas daria uma forte indicação de se o material foi criado pela vida.
Os pesquisadores também datarão a amostra, "algo que não podemos fazer com precisão com robôs", diz Elkins-Tanton. "É preciso um trabalho super excelente nos laboratórios de isótopos para obter a idade exata de um grão mineral ou rocha superior." Os cientistas atualmente não têm datas absolutas para rochas na superfície de Marte, e "amostras ajudariam a resolver alguns desses argumentos permanentes sobre quando Marte estava molhado. Quais foram as diferentes eras, as eras de diferentes atividades químicas na superfície de Marte?
As naves espaciais de todos os sabores são inerentemente limitadas pelo hardware científico que elas voam. Quando Galileu chegou a Júpiter, em 1995, sua instrumentação tinha dez anos de idade. Embora a tecnologia tenha avançado durante essa década, o pobre e velho Galileu não conseguiu aproveitar nada disso. As missões de exemplo, por outro lado, são essencialmente à prova do futuro, diz Ryan Zeigler, curador de amostras Apollo da NASA. À medida que a tecnologia avança, as amostras podem ser retiradas do armazenamento e revisitadas para nova análise.
"Eu cresci na ciência lunar com uma lua seca", diz ele. “Na Terra, quase todas as rochas têm um mineral dentro, com água amarrada dentro dele. Mas quando os cientistas observaram as amostras da Apollo, eles não viram isso ”. Essa falta de água foi fatorada em modelos de como a Lua se formou, como evoluiu e, por sua vez, sugeriu o que a Terra era uma vez feita. “E então, dez anos atrás, nós tínhamos instrumentos melhores e olhamos novamente para os vidros e minerais nas amostras lunares e encontramos água em ambos.” Os modelos lunares tiveram que ser retrabalhados. “Se há voláteis na lua, a hipótese do impacto gigante é viável? Sim, mas os cientistas tiveram que ajustar a maneira como o impacto gigante trabalhou para manter os voláteis ao redor. Isso foi significativo.
Tais análises pagarão dividendos quando os astronautas voltarem lá. “Custa muito dinheiro enviar qualquer coisa para a lua, portanto, qualquer utilização de recursos que possamos fazer no local é fundamental. E podemos usar a composição da lua a partir de amostras da Apollo para entender o que podemos usar. ”Zeigler explica que os metais no regolito lunar podem ser usados para criar habitats. A água também pode ser extraída. “Os cientistas criaram meia dúzia de maneiras diferentes de produzir oxigênio do solo lunar, usando as amostras da Apollo, em pequena escala, para praticar. Se eu puder produzir grandes quantidades de água na Lua, ou hidrogênio e oxigênio - isso é combustível de foguete! O que, por sua vez, permite a exploração humana de outras partes do sistema solar. ”
A nave espacial OSIRIS-REx da NASA é revelada depois que sua capa protetora é removida dentro do Centro de Serviços Perigosos de Carga Útil no Centro Espacial Kennedy, na Flórida, em 21 de maio de 2016. (NASA / Dimitri Gerondidakis) Todas as amostras de objetos celestes são manuseadas e armazenadas pela Divisão Astromaterials Research and Exploration Science do Centro Espacial Johnson da NASA em Houston. Cada vez que uma nova amostra é coletada, novas instalações são construídas para se adequar à sua fonte e manter a amostra isolada e imaculada. Embora o OSIRIS-REx não retorne suas amostras de Bennu até 2023, Johnson em breve iniciará a construção de novos laboratórios para abrigar Bennu e também parte do asteroide Ryugu, que em breve será amostrado pela espaçonave da Agência de Exploração Aeroespacial japonesa (JAXA). Hayabusa-2.
O centro da NASA já realizou estudos sobre como armazenar amostras de Marte; é apenas uma questão de colocar essa missão perto o suficiente da linha de chegada para mobilizar guindastes e tratores para as novas instalações de armazenamento na Terra. Da mesma forma, a divisão de astromateriais está de olho na missão japonesa Martian Moons Exploration (MMX), que será lançada em 2024 e mostrará a maior das duas luas de Marte, Phobos.
Mais perto de casa, há o CAESAR, um dos finalistas do programa Novas Fronteiras da NASA, que experimentaria o cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko em 2038 se fosse aprovado para financiamento. "Já estamos analisando o que seria necessário para curar amostras de um cometa", diz Zeigler. “Felizmente temos muito tempo, porque é um desafio. Está frio, há gás envolvido, há voláteis envolvidos. Não é impossível, mas vai exigir que reaprendamos como fazemos isso e criamos protocolos de como lidamos com novos tipos de amostras. ”
Colocar as amostras de volta na Terra, embora seja extraordinariamente desafiador, é apenas metade da batalha. A verdadeira ciência começa quando eles estão sãos e salvos no armazenamento.
“Uma razão pela qual as amostras da Apollo ainda são úteis para a ciência”, diz Zeigler, “é porque gastamos tempo e esforço para cuidar bem delas, para que nos falem sobre a lua, e não sobre Houston”.
David W. Brown é autor de One Inch From Earth, a história dos cientistas por trás da missão da NASA para a Europa. Será publicado no próximo ano pela Custom House.
