Completando quase uma década de exploração de cometas, a missão Deep Impact da NASA foi a caçadora de cometas do espaço profundo mais viajada do seu tempo. A nave espacial visitou dois cometas e captou imagens de mais dois. Também caçou exoplanetas e examinou suas atmosferas, depois estudou a Terra como se ela fosse um exoplaneta. O Deep Impact ajudou a encontrar água na lua e serviu como relé para uma série de experiências interplanetárias na internet. Após nove anos, os membros da equipe perderam contato com a espaçonave enquanto ela voou em direção ao seu terceiro alvo.
“O impacto no Cometa Tempel 1, o voo do Cometa Hartley 2 e a detecção remota do Cometa Garradd levaram a tantos resultados surpreendentes que há um repensar completo da nossa compreensão da formação de cometas e de como eles funcionam”, disse Michael A’Hearn, o investigador da missão Impacto Profundo, em uma declaração no encerramento da missão. “Estes pequenos e gelados remanescentes da formação do nosso sistema solar são muito mais variados, tanto um de outro como mesmo de uma parte para outra de um único cometa, do que alguma vez tínhamos previsto”
Escavando um cometa
A missão de Impacto Profundo consistiu em duas naves espaciais. O veículo principal do tamanho de uma mesa de café transportava uma segunda sonda, menor, concebida para embater no primeiro cometa que a missão visitou, o Tempel-1. A nave espacial foi lançada do Cabo Canaveral, Florida, em 12 de janeiro de 2005. Em 1 de julho daquele ano, a Deep Impact se encontrou com o Cometa 9P/Tempel 1 (o nome oficial é geralmente abreviado para Cometa Tempel 1).
Deep Impact tinha cerca de 3,3 metros de comprimento, 1,7 metros de largura e 2,3 metros de altura. Além dos instrumentos científicos, a nave espacial também transportava um par de painéis solares e um escudo de detritos para protegê-la do material derramado pelos cometas que encontrava. Dois instrumentos científicos, o Instrumento de Alta Resolução (HRI) e o Instrumento de Média Resolução (MRI), recolheram imagens de cometas e corpos planetários. O Impacto Profundo também carregava um espectrómetro de infravermelhos.
Em 4 de Julho de 2005, a nave espacial deixou cair a sua menor nave impactora no caminho de Tempel 1. O pêndulo funcionava com bateria e transportava o Sensor de Alvo do Pêndulo, um rastreador estelar de alta precisão que monitorava a trajetória da espaçonave e capturava imagens do cometa a curta distância. As imagens foram transmitidas em tempo real para o veículo principal, com a imagem final enviada apenas 3,7 segundos antes do impacto.
A espaçonave também carregava um disco de 625,00 nomes enviados por pessoas de todo o mundo que foi vaporizado com a embarcação.
O impactor de 816 lb. (370 quilos), principalmente de cobre entregou 19 gigajoules de energia cinética para esculpir uma cratera no Tempel 1. Isso é tanta energia quanto 4,8 toneladas (4,35 toneladas métricas) de TNT. Viajando a 23.000 mph (37.000 quilômetros por hora), o impactor explodiu uma cratera com cerca de 150 m de largura, de acordo com as medições feitas pela missão Stardust da NASA em 2011.
Calor e radiação do sol cozinham a superfície destas bolas de neve empoeiradas, criando crostas externas cantadas. A nuvem de detritos soprando do cometa da colisão da pequena nave espacial revelou a primeira vista de sempre do material intacto encontrado dentro de um cometa e revelou aos astrônomos que Tempel 1 está coberto por um pó fino, “mais parecido com pó de talco do que areia de praia”, disse A’Hearn.
“Você tem que pensar nisso no contexto do seu ambiente”, disse Pete Schultz, cientista de Impacto Profundo da Universidade de Brown, em Rhode Island, em uma declaração. “Este objeto do tamanho de uma cidade está flutuando em um vácuo. A única vez que ele fica incomodado é quando o sol o cozinha um pouco ou alguém lhe faz uma chamada de despertar de 820 libras a 23.000 milhas por hora”
Os cientistas da missão também determinaram que os cometas são surpreendentemente fofos, com um núcleo de cometa composto de pelo menos 50 por cento de espaço vazio e a concha superficial pelo menos 75 por cento vazia. O resultado confirmou observações indiretas anteriores que sugeriam que os cometas poderiam ser mais porosos do que se esperava, disse A’Hearn.
Observações do telescópio espacial Swift da NASA revelou que aproximadamente 250.000 toneladas (227.000 toneladas métricas) de água foram liberadas devido ao impacto; esta foi uma quantidade muito maior do que a originalmente prevista. As observações de raios X da Swift revelaram que o cometa levou 12 dias para voltar ao normal.
As observações de raios X da Swift também forneceram novos conhecimentos sobre como o material das tiras de vento solar de cometas e planetas.
“Pela primeira vez, podemos ver como o material liberado da superfície de um cometa migra para os limites superiores de sua atmosfera”, disse John Nousek, em uma declaração. Nousek foi o diretor de operações da missão na Penn State, onde a ciência da nave espacial e as operações de vôo eram controladas. “Isso fornecerá informações fascinantes sobre a atmosfera de um cometa e como ele interage com o vento solar”. Isto é tudo território virgem”
A equipa de Deep Impact também trabalhou com o Spitzer Space Telescope da NASA para criar uma lista de ingredientes cometários. “Agora, podemos parar de adivinhar o que está dentro dos cometas”, disse A’Hearn. “Esta informação é inestimável para juntar como nossos próprios planetas, bem como outros mundos distantes podem ter se formado”
Estas observações indicaram que o cometa pode ter nascido na parte do sistema solar agora ocupada por Urano e Netuno. Esta descoberta suporta o modelo Nice de formação planetária, que sugere que aqueles dois planetas trocaram de lugar e espalharam cometas no espaço profundo.
EPOXI, duas missões em uma
Após a sonda ter passado por Tempel 1, a equipe da missão Impacto Profundo apresentou uma proposta para uma missão estendida que seria realmente duas missões em uma: uma visita a outro cometa e uma caça a exoplanetas.
A Investigação de Impacto Profundo eXtendido (DIXI) combinada com a Investigação de Observação e Caracterização de Planeta Extrasolar (EPOCh) para se tornar uma nova missão, chamada EPOXI. (A espaçonave manteve o nome Impacto Profundo.)
Inicialmente, a missão ampliada chamou a Deep Impact para visitar o cometa 85P/Boethin, que foi observado pela última vez em 1986. Devido à sua órbita de 11,8 anos, esse cometa só pode ser visto da Terra durante os seis meses em que o cometa está mais próximo do Sol. Os astrônomos usaram 10 dos maiores telescópios do mundo, juntamente com Spitzer, para procurar a radiação do cometa no que A’Hearn chamou de “um esforço heróico”. Infelizmente, eles não conseguiram encontrar seu alvo, e os pesquisadores propuseram que ele pode ter se quebrado devido a uma explosão catastrófica.
Com a perda do alvo original, os astrônomos voltaram-se para o cometa Hartley 2. Descoberto em março de 1986, o cometa tinha uma órbita bem conhecida. Mas levaria mais dois anos para atingir o alvo em comparação com o que uma viagem a Boethin teria exigido.
Durante sua missão prolongada, o EPOXI virou seus olhos mecânicos em direção aos exoplanetas. Nos dias antes da nave espacial Kepler da NASA caçar planetas, observar mundos ao redor de outras estrelas era um desafio maior. O Deep Impact trabalhou para mudar isso.
A nave estudou gigantes de gás maciços orbitando cinco estrelas diferentes em dias ou mesmo horas – mundos conhecidos como Jupiters quentes. Cada um dos cinco alvos era suspeito de hospedar um segundo planeta, menor. O objetivo do Deep Impact era estudar os Jupiters quentes para ver se a gravidade desses planetas invisíveis poderia estar puxando as órbitas dos mundos conhecidos, fazendo-os oscilar levemente.
Embora EPOXI não tenha encontrado nenhum exoplaneta, descobriu evidências de que um segundo planeta poderia estar orbitando uma das estrelas, Gliese 436. Embora ainda não tenha sido confirmado um segundo planeta em torno da estrela, também houve indícios de outro mundo de outras fontes.
Deep Impact também estudou um planeta muito conhecido: a Terra. A nave espacial balançou pela Terra cinco vezes, e estudou nosso planeta durante uma rotação completa para entender melhor o que um mundo terrestre habitável poderia parecer aos caçadores de exoplanetas. Enquanto outras naves espaciais tinham anteriormente imitado a Terra e a Lua do espaço, a Deep Impact foi a primeira a observar com detalhes suficientes para ver grandes crateras na Lua e oceanos e continentes na Terra, disse a NASA em uma declaração.
As observações, muitas das quais foram feitas em um vídeo, revelaram as mudanças de luminosidade que o planeta sofre. O estudo também revelou brilhos solares, ou manchas de brilho semelhantes ao brilho do sol que se vislumbra no capô de um carro, visíveis a uma distância de cerca de 18 milhões de km.
“Esses brilhos solares são importantes, porque se víssemos um planeta extra-solar que tinha brilhos que apareciam periodicamente, saberíamos que estávamos vendo lagos, oceanos ou outros grandes corpos de líquido, como a água”, disse Deming. “E se encontrássemos grandes corpos de água em um planeta distante, nos tornaríamos muito mais otimistas em encontrar vida”
EPOXI também observou a Terra em luz infravermelha, que está muito além do alcance da visão humana. A luz vermelha produz um contraste melhor entre terra e água e ajuda as plantas a se destacarem.
“As pessoas pensam na terra como sendo esverdeada, mas isso é porque nossos olhos não são sensíveis no infravermelho”, disse Deming. “A vegetação realmente aparece melhor no infravermelho”
A nave espacial também teve um papel fundamental na descoberta da primeira evidência clara de água na superfície da lua. Trabalhando com a nave espacial Chandrayaan-1 da Índia e a sonda espacial Cassini da NASA, Deep Impact revelou que um líquido semelhante ao orvalho se forma diariamente na lua, depois se dissipa, hidratando toda a superfície lunar durante alguma parte do dia lunar.
Hartley 2
A principal característica da missão de extensão do cometa Hartley 2 foi sua passagem aérea do cometa Hartley 2. A nave passou num raio de 435 milhas (700 km) do cometa em 4 de novembro de 2010, fazendo do Hartley 2 o quinto núcleo do cometa visitado por qualquer nave espacial. Como a Deep Impact voou mais perto do Hartley 2, a sonda observou um aumento da quantidade de cianeto liberado do cometa sem a correspondente liberação de poeira, durante um período de oito dias em setembro.
“Nunca vimos esse tipo de atividade em um cometa antes, e isso poderia afetar a qualidade das observações feitas pelos astrônomos no solo”, disse A’Hearn em uma declaração.
A espaçonave também voou através de uma tempestade de gelo gerada por jatos de gás dióxido de carbono que transportavam toneladas de gelo de água do cometa a cada segundo, disse A’Hearn. Esta foi a primeira vez que os astrônomos viram pedaços de gelo na nuvem ao redor de um cometa ou jatos definitivamente alimentados por gás de dióxido de carbono, disse ele. A equipe procurou por eventos similares em torno de Tempel 1, mas não os viu.
“Quando vimos pela primeira vez todas as manchas ao redor do núcleo, nossas bocas caíram”, disse Schultz em uma declaração. “As imagens estéreo revelam que há bolas de neve na frente e atrás do núcleo, fazendo com que pareça uma cena em um desses globos de neve cristal”.
Deep Impact também forneceu as primeiras imagens de um cometa suficientemente claras para que os cientistas pudessem ligar jatos de poeira e gás com características de superfície específicas. Os pesquisadores descobriram que o dióxido de carbono, não o gelo da água, serviu como força propulsora dos jatos em Hartley 2.
Altogether, os dados sugeriram que Hartley 2 poderia ser uma raça inteiramente nova de cometa. Na altura, os investigadores debateram se os cometas se formavam a partir de uma única massa de pó e gelo, atraídos juntos pela gravidade ou se um hodge-podge de cometas mais pequenos construía os seus núcleos ao longo do tempo. Hartley 2 acabou tendo pelo menos dois, talvez três tipos diferentes de gelo em seu núcleo, com uma composição geral que era muito consistente, levantando uma terceira possibilidade.
“Nunca vimos um cometa como este antes”, disse Michael Mumma, do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, em uma declaração. “Hartley 2 poderia ser o primeiro de uma nova raça.”
Hartley 2 é um cometa hiperativo, girando em torno de um eixo e ao mesmo tempo girando em torno de outro. Os cometas hiperactivos constituem 5 a 10% de todos os cometas. Com os jatos e outras atividades impulsionadas pelo dióxido de carbono, processos como o outgassing em cometas hiperativos são diferentes daqueles em cometas normais.
Após voar por Hartley 2, Deep Impact fez observações dos cometas Garradd e ISON, que voam a partir dos limites extremos do sistema solar. Os membros da equipe também lançaram uma caça para um terceiro alvo para a espaçonave.
Perda de contato
Em 8 de agosto de 2013, a NASA perdeu contato com a espaçonave de Impacto Profundo. Infelizmente, ela ainda não havia devolvido nenhuma de suas imagens do Cometa ISON. Naquele momento, a nave havia viajado cerca de 7,58 bilhões de km para o espaço.
Após perder contato, os controladores da missão passaram várias semanas tentando ligar os comandos para reativar os sistemas de impacto profundo a bordo. Um problema com o timing do computador provavelmente levou a uma perda de controle da orientação da espaçonave no espaço, disse a NASA. Como resultado, a sonda teve problemas no posicionamento de suas antenas de rádio e matrizes solares, dificultando tanto a comunicação quanto a geração de energia.
Em 16 de setembro de 2013, os pesquisadores determinaram que não havia como recuperar o controle da espaçonave. Eles recomendaram que a NASA declarasse a missão incrivelmente prolífica perdida.
“O Impacto Profundo tem sido uma nave fantástica, duradoura, que produziu muito mais dados do que tínhamos planejado”, disse A’Hearn em uma declaração. “Revolucionou nossa compreensão dos cometas e sua atividade”
Outra leitura:
- Leia mais sobre a missão estendida do Deep Impact na página Deep Impact (EPOXI) da NASA.
- Saiba mais sobre a História de Tempel 1.
- Saiba mais sobre o Cometa Hartley 2.
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