Missão NASA Juno mede a espessura da camada de gelo de Europa

Europa, uma das luas que orbitam Júpiter, segue no centro do interesse de cientistas que procuram ambientes capazes de sustentar vida.

A superfície de Europa é protegida por uma concha brilhante de gelo, que esconde, por baixo, um oceano profundo de água salgada.

Saber quão espessa e quão intrincada é essa camada congelada ajuda a entender o funcionamento interno da lua e de que forma materiais podem circular entre a superfície e o oceano.

Agora, novas evidências obtidas pela missão Juno, da NASA, trazem respostas mais diretas. Ao analisar com cuidado sinais de micro-ondas, pesquisadores conseguiram estimar a camada de gelo de Europa de um jeito que ainda não havia sido feito.

Os resultados desse trabalho representam um avanço importante para os estudos sobre Europa.

Por que a espessura do gelo importa

O oceano de Europa permanece oculto sob quilômetros de gelo. Para que uma química favorável à vida possa se desenvolver, energia e nutrientes precisam atravessar essa barreira.

A espessura do gelo determina como o calor vindo de baixo consegue escapar e também como o oxigénio do espaço poderia chegar até a água líquida. Uma concha mais fina facilita esse transporte. Já uma concha mais grossa torna esses processos mais lentos.

Hipóteses anteriores apontavam para valores muito diferentes. Alguns modelos sugeriam apenas alguns quilômetros de gelo, enquanto outros indicavam mais de 30 quilômetros. Faltava um método direto para dizer qual cenário correspondia ao que realmente existe em Europa.

A visão por micro-ondas da Juno

A sonda Juno, da NASA, passou por Europa em setembro de 2022, a uma distância de cerca de 360 quilômetros (220 milhas).

Durante essa passagem, a Juno utilizou um Radiômetro de Micro-ondas (MWR) para examinar o calor que vem do interior do gelo de Europa. Sinais de micro-ondas conseguem atravessar o gelo e se alteram conforme a temperatura e a estrutura em diferentes profundidades.

Sinais de menor frequência penetram mais fundo, enquanto os de maior frequência ficam mais próximos da superfície.

Ao comparar os sinais em seis frequências, os cientistas montaram um perfil de temperatura desde camadas rasas até muitos quilômetros abaixo da superfície.

O que surgiu dessa análise foi uma camada de gelo fria e rígida com cerca de 29 quilômetros (18 milhas) de espessura em média. Os pesquisadores classificam essa camada como condutiva, isto é, o calor se desloca lentamente através do gelo sólido, em vez de fluir com facilidade.

O que há dentro da camada de gelo de Europa?

Os dados em micro-ondas também trouxeram detalhes relevantes sobre a estrutura do gelo. Pequenas feições internas espalham os sinais de micro-ondas. Entre elas estão fissuras minúsculas, poros ou espaços vazios.

Os modelos indicam que a maior parte dessas feições se mantém pequena, com apenas alguns centímetros de largura, e não desce além de algumas centenas de metros.

Para chegar a esse quadro, a equipa avaliou muitas estruturas possíveis de gelo usando modelos computacionais que acompanham o fluxo de calor e o comportamento das micro-ondas.

O conjunto de resultados é compatível com uma concha composta principalmente por gelo de água sólido, com pequenos vazios dispersos perto da superfície.

Os dados também permitem que exista mais abaixo uma camada convectiva, na qual gelo mais quente se move lentamente, o que tornaria a espessura total do gelo ainda maior.

O teor de sal influencia as estimativas. Se o gelo contiver sal dissolvido, semelhante ao gelo marinho na Terra, os sinais de micro-ondas perdem intensidade mais depressa.

Mesmo assim, os modelos mostram que níveis realistas de sal reduziriam a espessura estimada em apenas alguns quilômetros, permanecendo dentro da incerteza da medição.

Limites para caminhos entre a superfície e o oceano

Durante muito tempo, muitos cientistas esperaram que fendas na superfície pudessem alcançar profundidades suficientes para levar oxigénio ou nutrientes até o oceano de Europa.

As novas medições apontam para outra leitura. O tamanho reduzido e a pequena profundidade dos poros observados restringem uma ligação direta entre o gelo superficial e a água do oceano.

“Como a espessura da camada de gelo e a existência de rachaduras ou poros dentro da camada de gelo fazem parte do quebra-cabeça complexo para entender a potencial habitabilidade de Europa”, disse Scott Bolton, investigador principal da Juno no Southwest Research Institute, em San Antonio.

Com um gelo tão espesso, o oxigénio vindo do espaço precisa percorrer um caminho longo e difícil antes de alcançar a água líquida.

A química favorável à vida ainda pode acontecer, mas os processos provavelmente avançam devagar e dependem de atividade geológica ao longo de muito tempo.

O que as futuras missões vão aproveitar

Os resultados da Juno ajudam a orientar a exploração que vem a seguir. A missão Europa Clipper, da NASA, e a missão JUICE, da ESA, levarão instrumentos feitos para investigar com mais detalhe a estrutura do gelo, a química e as características do oceano.

A chegada da Europa Clipper está prevista para 2030, seguida pela JUICE em 2031. As medições da Juno oferecem uma base sólida para esse próximo passo.

Com isso, os cientistas passam a saber que a camada de gelo de Europa está entre as mais espessas já propostas por estudos anteriores. Essa informação influencia os planos para explorar um dos mundos mais intrigantes além da Terra.

As descobertas da Juno representam um avanço importante para compreender o mundo oceânico escondido de Europa. Uma concha de gelo grossa, poros internos pequenos e a transferência lenta de calor moldam como energia e materiais se comportam sob a superfície.

A cada nova evidência, os cientistas ficam mais perto de entender como Europa evoluiu e se as condições abaixo do gelo poderiam sustentar vida por longos períodos.

Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech