Nova Missão a Plutão Poderá Revelar Oceano Oculto Deste Planeta Anão, Isto é, Se a "Rainha do Submundo" Puder Voar

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No dia de ontem, 12 de agosto, o portal Space.com noticiou que uma nova missão a Plutão — a proposta "Missão Perséfone" — poderá revelar a existência de um oceano oculto sob a superfície do planeta anão. Tudo isso, é claro, se a chamada "rainha do submundo" realmente decolar.
 
Crédito da imagem: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
Um close da superfície de Plutão.

Quando a espaçonave New Horizons, da NASA, passou por Plutão em 2015, ela revelou um mundo incrível de gelo e névoa esculpido por diversos processos geológicos — sugerindo que um oceano pode ter desempenhado um papel importante na história recente do planeta anão. A abundância de descobertas científicas deixou os pesquisadores trabalhando para resolver alguns dos mistérios desse pequeno mundo, uma década após a passagem da espaçonave.
 
"Ainda há muitas perguntas em aberto", disse Carly Howett, cientista planetária da Universidade de Oxford e integrante da equipe da New Horizons, no mês passado, durante a conferência Progress in Understanding the Pluto Mission: 10 Years after Flyby, em Laurel, Maryland. Com tantas dúvidas persistentes, Howett e seus colegas projetaram uma missão de acompanhamento na esperança de finalmente resolver alguns dos mistérios de Plutão.
 
Essa missão, enviada para investigar os confins do sistema solar, duraria várias décadas. Mas está longe de ser aprovada. "Essa missão poderia operar por mais de 50 anos, desafiando a engenharia, as operações de missão e a análise de dados de maneiras nunca antes realizadas", escreveu Howett em um estudo de 2021 publicado no Planetary Science Journal, detalhando o conceito da missão.
 
 
Um Oceano Subterrâneo?
 
Na mitologia romana, Plutão é o deus e governante dos mortos. Para uma missão de retorno ao planeta anão, Howett e seus colegas escolheram o nome Perséfone, esposa de Plutão e "rainha do submundo" na mitologia grega.
 
"Dado que Plutão é nomeado em homenagem ao deus romano do submundo, e queríamos um nome feminino para refletir nossa equipe diversa, com muitas mulheres em posições de liderança, esse nome pareceu adequado", escreveu Howett.
 
Perséfone levaria 11 instrumentos, todos baseados em ferramentas já utilizadas em missões anteriores, mas com algumas modificações. A principal pergunta que ela tentaria responder é se Plutão possui hoje um oceano subterrâneo.
 
Se essa pergunta tivesse sido feita antes da passagem da New Horizons, a maioria dos cientistas teria dito que não. Embora muitos mundos gelados possam começar com uma camada de água, essa geralmente congela com o tempo. Para continuar líquida por 4,5 bilhões de anos, a água precisaria permanecer aquecida.
 
 
Moons como Encélado e Europa se mantêm com oceanos líquidos por conta das forças gravitacionais com seus planetas hospedeiros. Caronte, a maior lua de Plutão, tem massa comparável à do próprio planeta anão; eles são frequentemente chamados de "planeta duplo" (embora nenhum dos dois atenda à definição oficial de planeta). Caronte poderia, em teoria, manter Plutão aquecido — se o oceano tiver componentes além da água que reduzam seu ponto de congelamento.
 
Só após a New Horizons revelar uma superfície surpreendentemente jovem e com poucas crateras em Plutão que a maioria dos cientistas começou a considerar a possibilidade de um oceano (embora alguns já considerassem isso antes da chegada da espaçonave). A New Horizons estudou Plutão em profundidade por apenas algumas horas, embora tenha continuado a observar o planeta anão por meses antes e depois da sua aproximação mais próxima
 
Perséfone, por outro lado, pretende entrar em órbita ao redor de Plutão por mais de três anos, permitindo observações muito mais detalhadas. “Não há substituto para a proximidade”, disse Alan Stern, investigador principal da New Horizons, na mesma conferência.
 
(Crédito da imagem: NASA/Robert Lea (criado com Canva))
Uma ilustração mostra Plutão e sua maior lua, Caronte.

O Que Perséfone Estudaria
 
Perséfone estudaria a forma de Plutão em busca de sinais de uma saliência fossilizada — uma espécie de "barriga de chope" causada pela gravidade puxando a massa do planeta. Essas saliências se formam mais facilmente quando há camadas líquidas, e podem congelar no lugar. A New Horizons não detectou esse tipo de estrutura, mas Perséfone teria instrumentos mais sensíveis para procurar por elas.
 
"Essa missão deve conseguir registrar imagens de todo Plutão", disse Howett. “Deve ser fenomenal.”
 
A missão também buscaria determinar a composição de Plutão e Caronte, usando medições gravitacionais e de topografia semelhantes às feitas na lua Encélado, de Saturno. Isso poderia ajudar a calcular a espessura das camadas de gelo internas.
 
Plutão passa por um inverno que dura um século, e Perséfone chegaria no meio dessa estação. Grande parte do planeta anão estaria coberta pela escuridão, exigindo instrumentos capazes de enxergar através da penumbra. Câmeras mapeariam toda a superfície em maior profundidade e em vários comprimentos de onda, incluindo a metade que estava escondida quando a New Horizons passou. Elas buscariam pontos quentes, sinais de atividade em andamento, erupções que pudessem indicar um interior quente, além de mudanças na superfície desde as observações de 2015. Também contariam crateras com mais precisão, tanto em Plutão quanto em Caronte, ajudando a entender o quão ativo tem sido o Cinturão de Kuiper.
 
Embora mundos gelados sejam abundantes no sistema solar, tanto Plutão quanto Caronte possuem características superficiais incomuns. Na região Tartarus Dorsa de Plutão, lâminas de gelo de metano cobrem a superfície. Cientistas suspeitam que esses picos se formaram por sublimação, quando o metano passou diretamente do estado sólido para o gasoso, mas isso ainda não é definitivo. Já Caronte apresenta uma estranha montanha de gelo submersa em um fosso congelado — uma característica única entre os picos gelados. Ambas as superfícies são cobertas por gelos exóticos, e compreender suas propriedades nas temperaturas extremamente frias de Plutão seria um componente essencial da missão.
 
 
Em 1988, astrônomos detectaram uma atmosfera tênue em Plutão, mas sua composição permaneceu desconhecida. A New Horizons respondeu a algumas questões, mas levantou outras. Curiosamente, parece que Plutão está perdendo parte de sua atmosfera para Caronte, criando um polo vermelho característico que pode mudar de hemisfério com o tempo. Um dos objetivos-chave de Perséfone seria detectar diretamente a composição da atmosfera usando espectrometria de massa.
 
A missão também estudaria o espaço ao redor de Plutão. Tão distante que a luz solar leva mais de 5,5 horas para alcançá-lo. De lá, o Sol parece apenas um ponto brilhante no céu.
 
Caronte não seria a única lua observada. Dependendo da data de lançamento, Perséfone poderia estudar também as quatro pequenas luas: Nix, Hidra, Cérbero e Estige.
 
A New Horizons revelou bandas de gelo em Nix, Hidra e Cérbero, além de indícios de amônia em Nix e Hidra. Perséfone faria análises espectrais mais detalhadas dessas três, bem como de Estige, tentando determinar quanto de suas superfícies — e de Caronte — está coberto por detritos do impacto que provavelmente formou o sistema. O melhor sobrevoo das luas menores provavelmente seria de Estige, e o pior, da mais distante, Hidra. Um sobrevoo de Cérbero ou Hidra seria possível, dependendo da data de chegada.
 
Perséfone permaneceria em Plutão por pouco mais de três anos terrestres. Durante esse tempo, a espaçonave poderia usar órbitas ao redor do sistema binário para, eventualmente, ser lançada para fora do par.
 
Estender a missão por mais um ano permitiria à espaçonave visitar outro objeto do Cinturão de Kuiper, assim como a New Horizons visitou Arrokoth após sobrevoar Plutão. Tal extensão dependeria do momento do lançamento e da chegada da missão, mas poderia fornecer informações significativas sobre os detritos remanescentes da formação do sistema solar. Isso traria um grande retorno científico, já que a distância dos objetos do Cinturão de Kuiper torna difícil estudá-los a partir da Terra.
 
(Crédito da imagem: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)
Esta imagem da pequena lua de Plutão, Kerberos, foi criada combinando quatro imagens tiradas pela espaçonave New Horizons da NASA em 14 de julho de 2015, a uma distância de 245.600 milhas (396.100 quilômetros) de Kerberos. 

Plutão: A Próxima Geração
  
Um retorno a Plutão não seria uma empreitada casual. Embora a sonda New Horizons tenha levado menos de uma década para fazer a viagem original, as mudanças no alinhamento planetário fariam com que a próxima visita levasse pouco mais de 27,5 anos apenas de voo e exigiria cinco Geradores Termoelétricos de Radioisótopos de Próxima Geração (NGRTGs), baterias nucleares que usam a decomposição de material radioativo para alimentar a espaçonave. A longa duração da viagem exigiria vários NGRTGs para manter tudo aquecido nas temperaturas congelantes do espaço. Isso é um grande desafio em um momento em que o plutônio para voos espaciais ainda é um recurso escasso. Atualmente, a meta da NASA é produzir 1,5 quilograma de plutônio por ano; os RTGs atuais usam 4,8 quilogramas.
 
Isso exigiria um investimento significativo em plutônio para a exploração dos planetas exteriores. Também seria necessário um investimento financeiro. O custo estimado da missão Persephone é de 3 bilhões de dólares, disse Howett em sua apresentação.

Com um potencial de duração de meio século, a espaçonave teria vários sistemas de backup. Mas Stern apontou que, embora o cronograma seja longo, não é inédito. O Telescópio Espacial Hubble da NASA ainda está em operação após 35 anos, assim como as sondas Voyager 1 e 2, lançadas há 48 anos.
 
Outro desafio é a equipe humana. Com uma duração estimada de 50 anos, Perséfone exigiria uma missão de três gerações, com cientistas passando conhecimento ao longo de suas carreiras. Stern comentou que o engajamento tardio foi um dos aspectos mais difíceis do planejamento da New Horizons.
 
"Sabemos como fazer isso", disse Stern. “É preciso paciência e planejamento.”
 
As oportunidades de lançamento vão de 2029 a 2032. Depois disso, a órbita de Júpiter impediria novas tentativas por pelo menos dez anos.
 
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Perséfone faz parte do Planetary Mission Concept Study da NASA, que financia projetos para auxiliar os estudos decadais na tomada de decisões sobre missões futuras.
 
"Embora eu ache que qualquer missão que precise de mais de um RTG enfrentará dificuldades para ser aprovada neste momento, acho que o processo de desenvolver a proposta foi muito útil", disse Howett. A proposta mostrou que uma missão como essa é viável, e partes dela — como o tour orbital — podem ser usadas em outros projetos.
 
Mas não espere que Perséfone decole tão cedo: só a exigência energética já pode ser um impeditivo. A proposta de missão de Howett é uma entre várias solicitadas para ajudar a NASA a definir prioridades e avaliar a viabilidade de futuras missões.
 
A agência continua trabalhando para melhorar os RTGs e suas tecnologias associadas. Howett está otimista de que esses avanços possam aumentar as chances de Perséfone.
 
"Uma das coisas que Perséfone mostrou é que retornar a Plutão e orbitá-lo é possível, mas não é barato", afirmou. “Seria necessário que fosse uma missão de nível Flagship.”
 
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