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Júpiter e suas Luas

A resposta começará a vir em 1995, quando a sonda Galileo tem um encontro marcado com o planeta.

Martha San Juan França

Disse certa vez o celebrado escritor de ficção científica Isaac Asimov que, se um visitante do espaço contemplasse a distância o sistema solar, acabaria concluindo que o “único objeto que interessa por essas bandas é aquele grande planeta, o quinto a partir do Sol. Tudo o mais são fragmentos de matéria que não merecem consideração.” O imaginário observador extragalático estaria se referindo, é claro, a Júpiter, o maior planeta do sistema solar, não por acaso assim chamado em homenagem ao deus máximo da mitologia para os romanos. Calcula-se que Júpiter possui 70 cento de toda a matéria que gira em torno do Sol. É tão gigantesco que no seu interior caberiam folgadamente mais de mil Terras. Comparadas a tal gigante, até os planetas mais avantajados, como Urano, Netuno e Saturno — este, o segundo maior — não passam de anões.Não é de estranhar, portanto, que, quando foi formado junto com os outros planetas, há cerca de 4,5 bilhões de anos, Júpiter podia perfeitamente bem se transformar numa estrela. Se isso tivesse acontecido, os habitantes deste pequeno mundo chamado Terra , a cerca de 600 milhões de quilômetros de distância, passariam pela provavelmente desconfortável experiência de viver com dois sóis no céu e talvez nenhuma noite. Não seria uma novidade na Via Láctea, onde a maioria das estrelas é binária, ou seja, faz parte de sistemas duplos.Mas o Sol permaneceu solitário: Júpiter teria que acumular cinqüenta vezes mais massa para que a temperatura no seu interior desse início às reações de fusão nuclear que caracterizam uma estrela, e ele passasse a brilhar com luz própria.

Como isso não ocorreu, o planeta se tornou uma espécie de bola gigantesca de gases — hidrogênio, hélio, metano e amônia — que por motivos ainda não explicados pela Astronomia emite duas vezes mais energia do que recebe do Sol. Dotado de um sistema particular de dezesseis luas, Júpiter passou a ser um alvo importante das sondas espaciais. Quatro delas, as Pioneer 10 e 11 e as Voyager 1 e 2, mostraram imagens fantásticas da atmosfera multicolorida desse planeta, que lhe dão a aparência de um ovo de Páscoa achatado, pintado a mão. Outra sonda, a novata Galileo, lançada em 18 de outubro do ano passado, promete determinar a composição química e o estado físico da atmosfera do gigante, quando dele se aproximar em dezembro de 1995.

“As observações convencionais feitas na Terra não podem se comparar aos resultados obtidos pelas sondas espaciais” reconhece o astrônomo Jair Barroso, do Observatório Nacional, no Rio de Janeiro. “Mas ainda podem trazer alguma contribuição.” Pensando assim, este astrônomo carioca, um cinqüentão calmo e meticuloso, pretende passar algumas noites em claro no fim do ano, em Brazópolis, sul de Minas, onde estão os telescópios do Laboratório Nacional de Astrofísica, para observar as órbitas dos quatro maiores satélites de Júpiter — Io, Europa, Ganimedes e Calisto. À primeira vista, a tarefa não requer muito esforço nem habilidade para quem, como ele, está acostumado a observar estrelas a milhares de anos-luz de distância.

Afinal, Júpiter é conhecido desde a Antiguidade, por ser o segundo astro mais brilhante no céu (depois de Vênus e, naturalmente, sem contar o Sol e a Lua), podendo portanto ser localizado facilmente a olho nu. Além disso, seus satélites, todos com nomes de amigos e amantes dos deuses, foram avistados por Galileu (1564-1642) há mais de trezentos anos com uma simples luneta. Mas Barroso não se limita a observar. Ele está engajado num projeto coordenado pelo astrônomo francês Jean Arnot e com a participação de pesquisadores de várias partes do mundo que usam a técnica de fotometria rápida, ou seja, a análise das variações da intensidade de luz recebida dos satélites em intervalos de milésimos de segundo. Com esse método é possível calcular a posição das luas de Júpiter com uma precisão de 100 quilômetros — menos da metade da distância do Rio a Brazópolis.”Estas observações vão beneficiar a Galileo, que será a primeira sonda espacial a navegar entre todos os grandes satélites do planeta”, comenta Barroso. Considerada um dos mais perfeitos equipamentos no espaço, devido à extraordinária precisão dos seus instrumentos, a Galileo — cujo nome presta homenagem ao cientista que descobriu as luas de Júpiter — deve percorrer dez órbitas em volta do planeta. Durante quase dois anos, essa maravilha de pouco mais de 1 metro de diâmetro colecionará imagens mil vezes mais próximas e com uma resolução dezenas de vezes mais nítida do que as produzidas pelas sondas que a antecederam. Seu programa inclui ainda uma acrobacia suicida. Baseado numa experiência semelhante realizada em 1978 pela sonda Pioneer 1 em Vênus, uma parte da nave deve se separar do corpo principal e mergulhar na atmosfera de Júpiter.

Construída para resistir a pressões vinte vezes maiores que as existentes na Terra, a minissonda descerá no planeta a uma estonteante velocidade de 200 mil quilômetros por hora até que a desaceleração torne possível a abertura de um pára-quedas. Antes que seja destruída, a cápsula enviará à NASA uma série de dados sobre a estrutura física da atmosfera de Júpiter. Será um dossiê e tanto. Pois, por tudo o que se sabe, Júpiter é um planeta muito peculiar. Nele não existem montanhas, vales, vulcões ou lagos subterrâneos. Apenas um vasto oceano de gás e nuvens densas. Por causa disso, sua atmosfera mais parece com repulsiva fumaça que exala do caldeirão de uma feiticeira dos velhos contos infantis de terror.

Abraçando todo o planeta, se estendem camadas e mais camadas de nuvens de centenas de quilômetros de espessura. Como na Terra, ali as correntes de ar se deslocam dos pólos para o equador a baixas altitudes e do equador para os pólos a altitudes mais elevadas. Mas pára aí a semelhança. Em Júpiter, as faixas ascendentes são brancas e provavelmente têm em sua composição cristais de amônia. As mais profundas e quentes, de cor marrom-avermelhada, podem conter cristais de fósforo, enxofre ou, não é impossível, até mesmo alguma substância orgânica. Como tudo o que se refere a Júpiter é exagerado, sua rotação também é a mais rápida do sistema solar.

O planeta tem o diâmetro onze vezes maior que o da Terra; no entanto gira em torno do seu eixo em menos da metade do tempo. “Por causa desse deslocamento rápido, as nuvens a distância parecem se mover em faixas paralelas e são cortadas intermitentemente por grandes turbilhões”, comenta o astrônomo Oscar Matsuura, da Universidade de São Paulo, um estudioso da física dos planetas. Perto do equador de Júpiter avista-se, com o auxílio de telescópios, uma das mais misteriosas peculiaridades desse carrossel climático: a Grande Mancha Vermelha, conhecida desde 1610 e cuja área é quase igual à da Terra. “Nesses últimos trezentos anos, esse colossal furacão se expandiu, contraiu, escureceu, clareou, mas nunca deixou de soprar”, surpreende-se o astrônomo.Justamente um dos objetivos da sonda é colocar na balança a proporção de gases existente nessa atmosfera gelada — ali a temperatura gira em torno de 150 graus negativos. “Parece que estamos participando de uma pesquisa arqueológica”, entusiasma-se Matsuura. “Júpiter reteve desde a sua origem a maior parte do material de que foi composto e portanto deve ter a mesma natureza química da nebulosa que formou o sistema solar.” Matsuura calcula que esse mundo de gases deve ter no centro uma massa informe de rocha e ferro. Em volta dela, numa zona onde o calor chega a 400 graus Celsius e onde a pressão é inconcebíveis 3 milhões de vezes maior que a da atmosfera da Terra, deve existir um grande oceano derretido e escuro de hidrogênio. Nessas condições, afirmam os físicos, o hidrogênio, embora líquido, se torna um condutor elétrico como qualquer metal, com a peculiaridade de não oferecer resistência à passagem de correntes, como se fosse uma cerâmica supercondutora. O que alguns planetas têm demais, em outros não existe. Na Terra, por exemplo, sonha-se com a produção em laboratório de hidrogênio supercondutor a altas temperaturas, o que levaria a uma revolução na indústria eletrônica. Em Júpiter, o hidrogênio metálico é tão abundante que dele se origina o campo magnético do planeta, que, para variar, é também o maior do sistema solar. Além disso, recebe os vapores de enxofre ionizados na atmosfera, provenientes dos vulcões em atividade do satélite Io. Quando passar por Júpiter, a Galileo vai analisar as partículas do campo magnético e medir sua densidade e carga elétrica.

Até março de 1979, data do encontro da Voyager 1 com as luas Io e Calisto, os satélites de Júpiter chamados galileanos constituíam pontos de luz ofuscados pelo brilho do planeta gigante. “Sua aparência era completamente desconhecida”, lembra o astrônomo Sylvio Ferraz Mello, da Universidade de São Paulo. Há vinte anos, Ferraz Mello, então trabalhando na sua tese de doutoramento sobre a órbita desses satélites, teve que bancar o detetive para descobrir o pouco que se conhecia dos astros. Hoje já existem fotografias não só de lo e Calisto, mas também de seus semelhantes Europa e Ganimedes, tiradas pela Voyager 2 também em 1979, e ainda dos anéis muito tênues, feitos de poeira e gás, em volta do planeta. “Não é impossível que esses anéis sejam restos de corpos maiores cujas partículas estão demorando para se dissipar”, especula Ferraz Mello.

Para o astrônomo, “o sistema solar não é um atlas imutável, mas um sistema em constante modificação”. Os quatro grandes satélites, por exemplo, tiveram histórias geológicas e evoluções diferentes. Calisto, o mais afastado de Júpiter, ganha a distinção de ser o objeto mais esburacado do sistema solar. Suas camadas de gelo não puderam impedir as marcas do impacto de milhões de meteoritos na superfície. E, em pelo menos um lugar, o calor provocado pelo choque de um projétil grande fundiu o material da superfície cavando uma depressão de 600 metros de diâmetro parecida com os mares lunares.Ganimedes também é uma mistura de rocha e gelo parcialmente coberta de crateras. Ali, o derramamento de lavas vulcânicas limpou uma parte da superfície, deixando áreas claras e escuras, estas últimas as mais esburacadas. Europa, um globo onde o chão é coberto de pólo a pólo com o que parece uma teia de aranha, lembra a rede de canais que os terrestres mais imaginosos pensavam ter sido construída pelos hipotéticos habitantes de Marte (SUPERINTERESSANTE número 3, ano 2). Europa já foi inteirinho coberto de gelo. Hoje sua carapaça possui rachaduras, espécies de janelas que permitem a passagem da luz.Nas fotos das Voyagers podem ser vistos vulcões gelados que lançam cristais de gelo e água no céu de Europa. Por isso, cientistas da Associação Americana de Geofísica formularam a ousada hipótese de que a luz, penetrando nas rachaduras, poderia assegurar a sobrevivência de microorganismos em oceanos subterrâneos do satélite, como aqueles encontrados sob o gelo perpétuo que cobre os lagos antárticos da Terra. O mais colorido de todos os satélites de Júpiter chama-se Io e tem o tamanho da Lua terrestre. Queimado de amarelo e vermelho e salpicado de pontos negros, ou vulcões, Io já foi comparado a uma pizza descomunal. O calor gerado pela enorme força gravitacional de Júpiter, do qual está muito próximo, detona explosões de enxofre e sulfeto de enxofre do seu interior. Quando isso acontece, o material jorra dos vulcões a quilômetros de altura para depois voltar sob a forma de neve sulfúrica. Io tem atmosfera — uma raridade entre os satélites do sistema solar compartilhada apenas por Titã, de Saturno, e Tritão, de Netuno — composta de uma fina camada de dióxido de enxofre. Diante de tanto enxofre, os especialistas da NASA costumam brincar que se Io fosse realmente uma pizza teria um insuportável cheiro de ovo podre.Se os quatro grandes satélites de Júpiter fossem do tamanho de uma bola de futebol, os doze menores não passariam de um grão de areia — sem falar na possibilidade de que haja outros mais ainda invisíveis. Desses pequenos astros conhecidos, quatro sobrevivem como podem no ambiente hostil muito próximo de Júpiter, expostos ao contínuo bombardeio de partículas carregadas de sua magnetosfera e de dejetos sulfurosos dos vulcões de Io.

Em órbitas mais afastadas estão quatro luas companheiras, também com diâmetro de algumas centenas de quilômetros. Tanto estas como as quatro mais distantes, que giram no sentido oposto ao da rotação do planeta, podem ser asteróides, arrancados de suas primitivas órbitas entre Marte e Júpiter por uma espécie de cabo-de-guerra gravitacional em que o planeta derrotou o Sol. A gigantesca atração gravitacional de Júpiter teria afetado até o próprio cinturão de asteróides, onde se concentram milhares de pedaços de astros “Há evidências indiretas de que ali começou a se formar um planeta que por algum motivo desconhecido não vingou”, explica Ferraz Mello, da USP. “Os fragmentos foram confinados a determinadas órbitas por causa da influência de Júpiter.” Quase uma estrela dotado de uma família de satélites e influenciando os astros a seu redor, Júpiter pode mesmo ser considerado um sistema solar em miniatura — se é que essa palavra pode ser aplicada a um corpo tão gigantesco. Quando a Voyager 2 passou perto dele, há mais de dez anos, foram enviadas à Terra 18 mil fotografias. Ainda hoje elas estão sendo analisadas. Resta agora esperar mais cinco anos para que a sonda Galileo, dotada de aparelhos mais modernos do que os da Voyager 2, mande mais uma batelada — não apenas de imagens bonitas, mas principalmente de informações importantes sobre o sistema solar, a origem e o processo de evolução dos nove planetas e de seu pequeno sol.

Para saber mais

Climas de outro mundo

(SUPER número 6, ano 2)

As surpresas de Netuno

(SUPER número 1, ano 4)

A longa viagem da Galileo

A 18 de outubro do ano passado, foi lançado de Cabo Canaveral, na Flórida, o ônibus espacial Atlantis, levando a sonda Galileo. Começou então para a nave uma jornada de 4 bilhões de quilômetros, em cinco etapas, ao final das quais alcançará o seu destino: o planeta Júpiter. Da mesma forma que as Voyagers, suas antecessoras, a Galileo recorre aos campos gravitacionais de outros planetas para acelerar sua velocidade sem necessitar de propulsores potentes, mas também perigosos e antieconômicos — um procedimento que os técnicos da NASA apelidaram de “estilingue cósmico”. A primeira escala, marcada para este mês, é o planeta Vênus, pelo qual passará a 19 mil quilômetros de distância. Em dezembro a Galileo torna a se aproximar da Terra, aproveitando para tirar fotografias da face escura da Lua. Depois de mais idas e vindas, a Galileo toma definitivamente o rumo de Júpiter em agosto de 1993. No caminho, deve fazer uma visita ao satélite Io, quatro a Calisto e Europa e cinco a Ganimedes, a distâncias de centenas a dezenas de milhares de quilômetros. É quando ela realiza suas atividades mais importantes. O corpo principal da sonda e a cápsula que dela se desprenderá, para mergulhar na atmosfera de Júpiter, são dotados de espectrômetros a fim de medir a composição e a temperatura da atmosfera jupiteriana e captar suas eventuais moléculas orgânicas.

As duas partes da Galileo possuem também detectores de partículas energéticas e de plasma para medir o campo magnético e um instrumento para calcular as massas e as órbitas precisas do planeta e seus satélites. As câmaras mandarão às estações rastreadoras da NASA as imagens dos astros, sob a forma de sinais digitais, com uma resolução inferior a 1 quilômetro.Todo esse equipamento está protegido por um escudo térmico contra as altas temperaturas de Júpiter e por uma espécie de pára-sol, contra a ação dos raios solares. Quando passar perto do Sol, durante o longo trajeto até Júpiter, a Galileo vai analisar a nuvem de hidrogênio que se supõe ser de origem cometária que se vê à sua volta. Na distância em que estará da Terra, a Galileo não poderá contar com painéis solares para fornecer a energia necessárias às suas comunicações e ao funcionamento dos instrumentos científicos. A NASA optou então por instalar dois geradores de eletricidade movidos a plutônio, o material radioativo que resulta da fissão do urânio, acondicionados em cápsulas de irídio, um metal extremamente duro, capaz de resistir a uma explosão semelhante à que destruiu o ônibus espacial Challenger há quatro anos. Essa foi também a fonte de energia das Voyagers, lançadas em 1977. Mesmo assim, grupos antinucleares americanos tentaram sustar o embarque da Galileo, para impedir eventual contaminação radioativa do espaço.