Lua de Júpiter que abriga um oceano é nova fronteira na caça da NASA por extraterrestres
Não é algo que a NASA goste de anunciar, mas desde sua criação em 1958, a agência espacial conduziu apenas uma busca direta e focada por vida extraterrestre – e isso foi há mais de 40 anos.
Aconteceu em 1976, quando as naves gêmeas Viking aterrissaram em lugares diferentes de Marte para procurar por sinais de vida escondidos na superfície desolada, fria e seca do planeta. A Viking foi – e ainda é – a missão de ciência planetária mais cara a decolar, além de ter sido um enorme esforço técnico que criou as fundações para todas as explorações interplanetárias futuras. Contudo, ambas as naves voltaram sem resultados em sua busca por vida e, desde então, a NASA tem favorecido uma série de missões – a maioria, para Marte – que transformaram nosso entendimento sobre os planetas vizinhos, tendo mais cautela quanto a questão central de haver ou não vida neles.
Hoje, depois de décadas percorrendo os desertos de Marte, astrobiólogos da NASA estão finalmente se preparando para reavivar a busca direta por um “segundo Gênesis” da vida no nosso Sistema Solar – mas não onde se costuma pensar. Dessa vez, vão procurar bem além de Marte, o planeta vizinho mais parecido com a Terra, indo a lugares ainda sombrios do Sistema Solar exterior, onde sondas e telescópios espaciais revelaram sinais de oceanos escondidos dentro de luas geladas e planetas anões. Aquecidos por forças de maré em vez de luz solar, esses ambientes poderiam abrigar vida, segundo cientistas. “Esses oceanos podem estar próximos da superfície, ou talvez mais para baixo, com crostas de gelo mais espessas, mas deve haver água em estado líquido ou lama por lá – mesmo no caminho para Plutão”, diz James Green, diretor da Divisão de Ciência Planetária da NASA e um dos arquitetos do Ocean Worlds, programa de exploração embrião da agência.
O foco central do programa é Europa, lua de Júpiter que, apesar de ser ligeiramente menor que a terrestre, acredita-se conter um oceano duas vezes mais volumoso que todos os mares do nosso planeta combinados. Dados de sobrevoos espaciais anteriores sugerem que o oceano da Europa tem bilhões de anos e, em contato com o núcleo quente e rochoso da lua, oferece tempo e energia suficiente para que vida surja em algum momento. Presa sob uma crosta com uma espessura de pelo menos dezenas de quilômetros, qualquer biosfere de Europa pode ter permanecido fora de alcance para sempre. Ocasionalmente, água marinha emerge por fissuras na crosta e, entretanto, congela ao atingir a superfície. Observações recentes do telescópio Hubble sugerem que o oceano pode, inclusive, estar lançando grandes quantidades de vapor de água no espaço através de plumas, parecidas com gêiseres, irrompendo de baixo da superfície. Se astrônomos pudessem coletar o material congelado ou o vapor, poderiam descobrir o que – e se algo – se esconde na Europa.
Todos os olhos em Europa
A NASA já está desenvolvendo uma espaçonave a ser lançada em 2020, chamada Europa Multiple Flyby Mission. A EMFM orbitará Júpiter, passando por Europa 45 vezes para estudar as plumas, medir a espessura da crosta gelada e mapear a superfície da lua em alta resolução. Contudo, a EMFM é apenas um prelúdio. Atendendo a uma diretiva de 2015 do Congresso, a agência estuda o pouso de uma nave na superfície de Europa com o objetivo de procurar e analisar amostras na buscas por biologia alienígena. Um novo estudo, produzido por 21 membros de um painel de biólogos, geólogos cientistas espaciais e engenheiros de voo descreve a nave em potencial com detalhes, e projeta que ela poderia aterrissar na lua por volta de 2031. “É isso que realmente queremos saber”, diz Green. “O que há nesse oceano? Está vivo? A nave é o próximo passo… Eu gostaria de vê-la sob uma pluma – a pluma batendo em seu casco, material fresco saindo da rachadura. Porém, já alcançamos isso? Ainda não”.
Apesar do pedido do Congresso para que a NASA explore Europa, não há garantia de que a agência terá o financiamento necessário a missão, cujos custos ainda não foram determinados. Estimativas serão divulgadas, dizem oficiais da NASA, depois de uma consulta cuidadosa com a comunidade científica, sem mencionar simpáticos e poderosos membros do Congresso.
Bob Pappalardo, pesquisador sênior no Laboratório de Propulsão a Jato (JPL, na sigla em inglês) da NASA e cientista no projeto da EMFM, acredita que é um boa causa lançar as missões orbital e de pouso em uma rápida sucessão. “É como pasta de amendoim e geléia – nenhum dos dois faz um bom sanduíche sozinho, mas são maravilhosos juntos”, ele explica. “A EMFM encontrará as questões principais sobre a habitabilidade de Europa – as variações geológicas e químicas de sua superfície e os locais onde está sua água líquida. Se realmente quiserem procurar por sinais de vida, então terão que seguir essas descobertas e descer à superfície… Eu acreditava que isso estava tão distante que sequer veríamos acontecer. Agora, não tenho tanta certeza.”
Jonathan Lunine continua cético. O cientista planetário da Universidade Cornell já viu muitas propostas de missões ruírem, muito antes de chegarem à plataforma de lançamento, para ficar otimista demais sobre perspectivas de um lançamento em curto-prazo. “Quero ver isso acontecer em minha carreira científica, mas ainda estamos em um estágio inicial e é difícil prever quando realmente vai acontecer”, ele diz. “Eu sempre achei que o processo político – ser aprovado e financiado – representa o ambiente mais perigoso ao qual uma missão planetária pode ser exposta.”
Lições da Missão Viking
Quando – se acontecer – os planejadores de missões da NASA aprovarem uma nave para buscar vida em Europa, o espectro das armadilhas da missão Viking vai pairar sobre todos os desafios. Como ela pousará em segurança? Para onde ela deve ir? E, acima de tudo, como deve procurar por vida alienígena?
Imagens orbitais de baixa resolução e retrofoguetes muito simples forçaram as naves Viking a pousarem em planícies cobertas de pedregulho que se mostraram desfavoráveis à busca por vida. Os pousadores carregavam três experimentos de detecção de vida brutos, concebidos quando a genética e a ecologia microbiana ainda estavam em sua infância e quando o conhecimento sobre o ambiente de Marte era muito mais limitado. Cada experimento investigou amostras de solo em busca de sinais de metabolismo orgânico, reações químicas das quais organismos dependem para produzir e usar energia. As amostras, porém, foram pegar diretamente da superfície, onde radiação ultravioleta intensa e raios cósmicos teriam matado quase micróbio concebível, eliminando possíveis sinais de metabolismo. Esses e outros problemas asseguraram que ao invés de fazer grandes feitos sobre a vida em Marte, os experimentos da missão Viking trouxeram resultados confusos e conflituosos.
Em contrapartida, uma sonda que pousasse em Europa teria que contar com tecnologias muito diferentes para pousar, operar e procurar por vida, amplamente baseadas nas lições aprendidas com Viking.
Definir o pouso, coletar amostras
Antes da nave sequer se aproximar de Europa, o reconhecimento de alta resolução da EMFM ajudaria a localizar um bom local de pouso – idealmente uma região de gelo novo enriquecido com material fresco do oceano, talvez expelido através das fissuras ou que caiu como neve de alguma pluma. Ele aterrissaria utilizando um sistema de foguetes para pouso como o que colocou gentilmente o rover Curiosity da NASA em Marte em 2012, melhorando as chances de conseguir um pouso certeiro em um terreno cheio de obstáculos. “O maior obstáculo técnico é projetar uma espaçonave que pode aterrissar com segurança em uma superfície que é amplamente desconhecida”, diz Curt Niebur, cientista de programa das missões extra-Sistema Solar da NASA. “Mas se pudermos encontrar o desafio de pousar em Europa, então podemos pousar em qualquer lugar.”
Embora os planejadores de missão ainda precisem mapear Europa com alta resolução, as imagens em baixa resolução que já viram mostram uma topografia acidentada o suficiente para os dar pesadelos, diz Britney Schmidt, cientistas planetária na Georgia Tech e co-autora do estudo. “Superfícies de gelo na Terra são incrivelmente complexas, e Europa é irregular em todas as escalas que já observamos. Por isso, encontrar um local plano talvez seja impossível”. ela explica. “É complicado não se preocupar com isso. Marte já tem sido difícil para nós – e é bem mais plano que Europa.”
Muitos dos pontos de pouso mais tentadores podem ser, na verdade, os mais perigosos – chamadas de “regiões de caos” e definidos por emaranhados de cordilheiras, fossos e fissuras que se espalham aleatoriamente. Essas regiões talvez sejam os locais onde água líquida veio parar na superfície através de uma crosta relativamente fina, fazendo com que o chão colapse e se desloque devido a ciclos de derretimentos e resfriamento. O ponto preferido de Schmidt para pouso – e um dos principais candidatos no estudo – é Thera Maculo, uma região de caos próxima de uma possível fonte de plumas que, inclusive, fica em uma área relativamente livre de radiação.
Se chegar com sucesso à superfície de Europa, uma sonda levaria um pacote de instrumentos sofisticados para caracterizar os arredores fazer uma busca muito mais vasta por vida do que era possível na era Viking. Câmeras estereoscópicas encontrariam alvos para coleta de amostras e sismógrafos mapeariam o subsolo utilizando o eco de tremores de gelo. Em vez de focar em metabolismo, espectrômetros e microscópios procurariam pelos constituintes químicos básicos da vida – moléculas orgânicas, ou talvez até células individuais – em amostras intocadas perfuradas ou cravas por braços robóticos que pudessem penetrar ao menos dez centímetros abaixo da superfície da lua.
Apesar de ter o benefício de 40 anos de progressos tecnológicos e científicos, existe uma área chave em que uma sonda que pouse em Europa estará em desvantagem se comparado com a Viking. A lua jupteriana é um local muito mais alienígena, com menos similaridades óbvias com a Terra ou com Marte para guiar a construção dos experimentos. “Europa é o lugar certo para se perguntar a sempre difícil pergunta sobre como a vida pode ser detectada fora da Terra”, diz Jim Garvin, cientista chefe no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA e co-líder da equipe de estudo do pousador. “O que faz disso tanto excitante quando apaixonante é engenhar as medidas analíticas necessárias para um ambiente que é “desagradável” comparado a Marte.”
No equador de Europa, da temperatura média da superfície fica em torno de -160ºC. A superfície é constantemente bombardeada por radiações de partículas presas no enorme campo magnético de Júpiter, sem mencionar as rochas espaciais. A maior parte dos instrumentos sensíveis da sonda ficaria relativamente quente e protegida em um cofre com escudo anti-radiação, deixando apenas o braço robótico e as câmeras expostas. A sonda operaria por cerca de um mês antes de deixar de operar naquela superfície fria e hostil.
Uma biosfera nas sombras
O mundo aquático misterioso de Europa leva os conceitos padrões de habitabilidade a extremos e demanda toda uma nova forma de procurar vida. “A influência de produtos da fotossíntese em abundância permeia nossa atmosfera e oceanos, então a nossa intuição sobre como é um mundo inabitado está muito ligada a esse contexto”, diz Tori Hoehler, astrobiólogo do Centro de Pesquisa Ames da NASA e co-autor do estudo do pousador. “A biosfera de Europa, se é que existe uma, é limitada por fatores ambientais bastante diferentes.”
Pode não existir nenhuma fonte de luz solar no oceano de Europa, então os organismos de lá, cientistas acreditam, provavelmente seriam quimiossintetizantes ao invés de fotossintetizantes, parecidos com as criaturas que vivem em aberturas hidrotermais no fundo do mar, na Terra. A vida naquele abismo frio e escuro seriam bastante langorosa, com bioquímica sufocada por uma relativa falta de energia utilizável e nutrientes, análogo aos ecossistemas aquáticos minimalistas encontrados na Antártica – como o subglacial Lago Vostok e o hipersalino Lago Vida. Sem poder examinar esses ambientes submarinos diretamente, o pousador Europa teria que procurar por suprodutos biológicos que talvez encham o mar e sejam incorporados ao gelo da superfície .
Em uma maneira similar, cientistas podem estimar a atividade biológica do fundo do mar na Terra medindo a concentração de células e aminoácidos diluídos em grandes volumes de água marinha. Baseado nessas medidas, a equipe de estudo sobre Europa tem altos padrões para experimentos de busca por vida com uma sonda, que deve poder discernir material orgânico diluído em aproximadamente um parte por 50 bilhões, e tão poucas quanto apenas 100 células em um centímetro cúbico de gelo. “Nós basicamente queríamos ter uma forte abordagem para entender qualquer resultado ambíguo”, explica Kevin Hand, cientista planetário na JPL e co-lider da equipe de estudo da nave. “Se a sonda não encontrar evidências de organismos complexos ou células de micróbios no gelo, saberemos que se existe vida em Europa, ela deixa apenas uma fraca bio-signatura abaixo dos níveis de contagem orgânica e celular encontrados em lugares como o Lago Vostok, na Antártica.
Um resultados desses seria frustrante, mas, de acordo com Hoehler e seus co-autores, o pior seria se isso fosse visto como uma falha que abafou novas missões para Europa e outras luas de gelo. É improvável que Europa vá mostrar todos seus segredos à primeira nave que chegue lá, e essa missão poderia ser apenas o começo para o programa Ocean Worlds da NASA. Missões poderiam, algum dia, explorar mares no subsolo de Encélado e Titã, de Saturno; Tritão, de Netuno; ou até mais distante, em Plutão. Prevendo uma mudança de mares, pesquisadores otimista já estão começando a ter ideias malucas como submarinos interplanetários construídos para furar e derreter quilômetros de gelo.
“Mesmo que saiamos convencidos que Europa não é habitada, e eu não acredito que isso seja possível’, Hoehler diz, “continuaria sendo um lugar extremamente interessante para se entender”.