Em outubro de 2018, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) será lançado em órbita. Como parte do programa Telescópio Espacial Next Generation da NASA, o JWST passará os próximos anos estudando todas as fases da história cósmica. Isso envolverá a sondagem da primeira luz do Universo (causada pelo Big Bang), das primeiras galáxias a se formar e de planetas extra-solares em sistemas estelares próximos.
Além de tudo isso, o JWST também será dedicado ao estudo do nosso sistema solar. Como a NASA anunciou recentemente, o telescópio usará suas capacidades de infravermelho para estudar dois "mundos oceânicos" em nosso Sistema Solar - a lua de Júpiter, Europa, e a lua de Saturno, Encélado. Ao fazer isso, ele adicionará observações feitas anteriormente pela NASA Galileu eCassini orbitadores e ajudar a guiar futuras missões a essas luas geladas.
As luas foram escolhidas pelo cientista que ajudou a desenvolver o telescópio (também conhecido como observadores de tempo garantido) e, portanto, têm o privilégio de estar entre os primeiros a usá-lo. Europa e Enceladus foram adicionados à lista de alvos do telescópio, uma vez que um dos principais objetivos do telescópio é estudar as origens da vida no Universo. Além de procurar exoplanetas habitáveis, a NASA também quer estudar objetos dentro de nosso próprio sistema solar.
Um dos principais focos serão as plumas de água que foram observadas rompendo as superfícies geladas de Encélado e Europa. Desde 2005, os cientistas sabem que Encélado tem plumas que emergem periodicamente de sua região polar do sul, expelindo água e produtos químicos orgânicos que reabastecem o E-Ring de Saturno. Desde então, descobriu que essas plumas chegam até o oceano interior que existe abaixo da superfície gelada de Encélado.
Em 2012, os astrônomos que usavam o Telescópio Espacial Hubble detectaram plumas semelhantes vindas da Europa. Essas plumas foram vistas vindas do hemisfério sul da Lua e estima-se que alcancem até 200 km (125 milhas) no espaço. Estudos subsequentes indicaram que essas plumas eram intermitentes e, presumivelmente, choveram água e materiais orgânicos do interior de volta para a superfície.
Essas observações foram especialmente intrigantes, pois reforçaram o argumento de Europa e Encélado terem oceanos interiores de água quente que poderiam abrigar vida. Acredita-se que esses oceanos sejam o resultado da atividade geológica no interior causada pela flexão das marés. Com base nas evidências coletadas pelo Galileu e Cassini orbitadores, os cientistas teorizaram que essas plumas de superfície são o resultado desses mesmos processos geológicos.
A presença dessa atividade também pode significar que essas luas têm fontes hidrotérmicas localizadas em seus limites do núcleo do manto. Na Terra, acredita-se que as fontes hidrotermais (localizadas no fundo do oceano) tenham desempenhado um papel importante no surgimento da vida. Como tal, sua existência em outros corpos dentro do Sistema Solar é vista como uma possível indicação de vida extraterrestre.
O esforço para estudar esses "mundos oceânicos" será liderado por Geronimo Villanueva, um cientista planetário do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA. Como ele explicou em uma recente declaração à imprensa da NASA, ele e sua equipe abordarão certas questões fundamentais:
“Eles são feitos de água gelada? O vapor de água quente está sendo liberado? Qual é a temperatura das regiões ativas e a água emitida? As medições do telescópio Webb nos permitem abordar essas questões com precisão e precisão sem precedentes. ”
A equipe de Villanueva faz parte de um esforço maior para estudar o Sistema Solar, liderado por Heidi Hammel - vice-presidente executiva da Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia (AURA). Como ela descreveu a campanha "Ocean World" do JWST para a Space Magazine por e-mail:
“Buscaremos assinaturas de atividade de plumas nesses mundos oceânicos, bem como pontos ativos. Com a câmera infravermelha do NIRCAM, teremos resolução espacial suficiente para distinguir regiões gerais das luas que poderiam estar "ativas" (criando plumas). Também usaremos a espectroscopia (examinando cores específicas da luz) para detectar a presença de água, metano e várias outras espécies orgânicas no material da pluma. ”
Para estudar Europa, Villanueva e seus colegas farão imagens de alta resolução de Europa usando a câmera de infravermelho próximo do JWST (NIRCam). Eles serão usados para estudar a superfície da lua e procurar pontos quentes que são indicativos de plumas e atividade geológica. Depois que uma pluma for localizada, a equipe determinará sua composição usando o espectrógrafo de infravermelho próximo de Webb (NIRSpec) e o instrumento de infravermelho médio (MIRI).
Para Enceladus, a equipe analisará a composição molecular de suas plumas e realizará uma ampla análise de suas características de superfície. Devido ao seu tamanho pequeno, a alta resolução da superfície não será possível, mas isso não deve ser um problema, pois o Cassini O orbitador já mapeou grande parte de seu terreno. Tudo dito, Cassini passou os últimos 13 anos estudando o sistema de Saturno e concluirá a fase “Grande Finale” de sua missão em 15 de setembro.
Espera-se que essas pesquisas encontrem evidências de assinaturas orgânicas nas plumas, como metano, etanol e etano. Para ser justo, não há garantias de que as observações do JWST coincidam com as plumas provenientes dessas luas, ou que as emissões terão moléculas orgânicas suficientes para serem detectáveis. Além disso, esses indicadores também podem ser causados por processos geológicos.
No entanto, o JWST certamente fornecerá evidências que permitirão aos cientistas caracterizar melhor as regiões ativas dessas luas. Também se prevê que será capaz de identificar locais que serão de interesse para futuras missões, como a missão Europa Clipper da NASA. Composta por um orbitador e um módulo de aterrissagem, essa missão - que deve ser lançada em algum momento da década de 2020 - tentará determinar se Europa é habitável.
Como explicou o Dr. Hammel, o estudo dessas duas “luas do oceano” também visa promover nosso entendimento sobre as origens da vida no Universo:
“Essas duas luas oceânicas são pensadas para fornecer ambientes que podem abrigar vida aquática como a conhecemos. Nesse ponto, a questão da vida em outros lugares é completamente desconhecida, embora haja muita especulação. O JWST pode nos aproximar da compreensão desses ambientes potencialmente habitáveis, complementando missões de naves robóticas atualmente em desenvolvimento (Europa Clipper) e que podem ser planejadas para o futuro. Ao mesmo tempo, o JWST examinará os ambientes potencialmente habitáveis muito mais distantes dos planetas em torno de outras estrelas. Essas duas linhas de exploração - local e distante - nos permitem fazer avanços significativos na busca pela vida em outros lugares. ”
Uma vez implantado, o JWST será o telescópio espacial mais poderoso já construído, contando com dezoito espelhos segmentados e um conjunto de instrumentos para estudar o Universo infravermelho. Embora não tenha o objetivo de substituir o Telescópio Espacial Hubble, é de muitas maneiras o herdeiro natural dessa missão histórica. E certamente espera-se expandir muitas das maiores descobertas do Hubble, das quais as menos importantes estão aqui no Sistema Solar.
Não deixe de conferir este vídeo sobre os tipos de dados espectrográficos que o JWST fornecerá nos próximos anos, cortesia da NASA:
