Juno mede produção de oxigênio na Europa

Usando a sonda Juno da NASA, os cientistas calcularam a taxa de produção de oxigénio na lua de Júpiter, Europa, a primeira vez que uma sonda mediu diretamente moléculas carregadas de oxigénio e hidrogénio da atmosfera lunar. A partir destas medições, a equipa determinou que a taxa de produção de oxigénio era muito inferior à estimada em estudos anteriores.

Europa, a quarta maior lua de Júpiter, tem um interior rochoso e uma superfície feita de água gelada. As medições do campo magnético da Lua, recolhidas pela missão Galileo da NASA, forneceram evidências de um oceano salgado sob as camadas de gelo. Mundos oceânicos, como Europa, são os principais candidatos na procura de vida extraterrestre no nosso sistema solar.

“Quando a missão Galileo da NASA passou por Europa, abriu-nos os olhos para a interação complexa e dinâmica que Europa tem com o seu ambiente. Juno trouxe uma nova capacidade de medir com precisão a composição de partículas carregadas emitidas pela atmosfera de Europa”, disse o autor principal Jamie Salai. da Universidade de Princeton, em Nova Jersey. “Mas o que não percebemos é que as observações de Juno nos dariam limites estritos para a quantidade de oxigênio produzido na superfície gelada de Europa.”

Em 29 de setembro de 2022, Juno observou Europa quando ela passava a uma altitude de 353 quilômetros. O instrumento Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) foi usado para medir partículas carregadas deixadas pela Lua em sua órbita ao redor de Júpiter.

Ilustração que mostra o impacto de partículas carregadas na superfície de Europa, dividindo as moléculas de água da crosta gelada da Lua em moléculas de hidrogénio e oxigénio. A inserção mostra como essas moléculas de oxigênio podem migrar para o oceano abaixo. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/SWRI/PU)

“Europa é como uma bola de neve que perde lentamente a sua água numa corrente. Só que, neste caso, a corrente é um líquido de partículas ionizadas que são arrastadas para Júpiter pelo seu extraordinário campo magnético.” Quando estas partículas ionizadas colidem com Europa, elas quebrar uma molécula de gelo de água. Uma única molécula na superfície para produzir hidrogênio e oxigênio. De alguma forma, toda a camada de gelo está constantemente sendo erodida por ondas de partículas carregadas que a atingem.

Através das observações de Juno, a equipe determinou a taxa de produção de hidrogênio na superfície lunar. O processo que divide as moléculas de água no gelo produz moléculas de hidrogênio e oxigênio em uma proporção de dois para um. A partir disto, os cientistas estimam a produção total de oxigénio na Europa em cerca de 12 quilogramas por segundo.

“Antes do Juno, as estimativas anteriores variavam de alguns quilogramas por segundo a mais de 1.000 quilogramas por segundo”, disse Szalay. “Os resultados mostram inequivocamente que o oxigênio é produzido continuamente na superfície, o que é um pouco menos do que esperávamos.”

A equipe acredita que parte do oxigênio produzido poderia atravessar a camada de gelo e chegar aos oceanos abaixo, onde poderia sustentar vida. No entanto, estimam que a incidência disso seja muito menor do que a sugerida em estudos anteriores.

Juno fez as medições como parte de sua missão estendida. A espaçonave foi lançada em 2011 e chegou a Júpiter em 2016. Depois que Juno completou sua missão principal em julho de 2021, a NASA permitiu que a missão fosse estendida até 2025, ou até o fim da vida útil da espaçonave.

“Projetamos o JADE para medir as partículas carregadas que constituem a aurora de Júpiter”, disse o co-autor Frederic Allegrini do Southwest Research Institute (SwRI) em San Antonio, Texas. “Os sobrevôos de Europa não faziam parte da missão principal de Juno. O JADE foi projetado para operar em um ambiente de alta radiação, mas não necessariamente no ambiente de Europa, que é constantemente bombardeado com altos níveis de radiação. No entanto, a máquina teve um desempenho admirável.

Através da sua missão estendida, Juno contribui para os objetivos de futuras missões do sistema jupiteriano. Os autores do novo artigo salientam que as suas descobertas têm implicações importantes para a missão Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) da ESA e para o próximo Europa Clipper da NASA.

Ilustração mostrando as órbitas das missões principais e estendidas de Juno. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/SwRI)

O Juss, lançado em 14 de abril de 2023, está programado para chegar a Júpiter em 2031. Para chegar lá, ele voará várias vezes ao redor da Terra e de Vênus para realizar as chamadas manobras de assistência gravitacional. O primeiro, um sobrevôo entre a Terra e a Lua, está programado para ocorrer neste verão.

Em Júpiter, Goss estudará Europa e duas outras luas oceânicas, Ganimedes e Calisto, utilizando os seus 10 instrumentos científicos. Durante dois sobrevôos, Goss medirá a espessura da crosta de gelo da Europa e explorará locais para possíveis explorações futuras.

O Europa Clipper está atualmente a ser testado antes do seu lançamento no SpaceX Falcon Heavy, previsto para outubro de 2024. Depois de chegar em 2030, a nave espacial utilizará os seus nove instrumentos científicos para estudar a habitabilidade de Europa durante 49 voos. Os autores do presente estudo destacam que as observações feitas com um desses instrumentos, o Instrumento de Plasma de Sondagem Magnética, são influenciadas pelas novas descobertas.

Juntas, essas missões ajudarão os cientistas a compreender os mundos oceânicos e como eles podem sustentar a vida.

“A Europa é um corpo fascinante porque os cientistas estão confiantes de que existe um oceano líquido no seu interior”, disse o co-autor Robert Ebert do SwRI. “A água é importante para a existência de vida e pode ser encontrada dentro ou sobre objetos com propriedades diferentes. Europa é um bom lugar para procurar água no nosso sistema solar.”

O estudo de Szalay et al. foi publicado na Nature Astronomy em 4 de março.

(Imagem principal: Europa fotografada por Juno durante seu sobrevôo em 26 de setembro de 2022. Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill)