Pesquisadores suíços buscam gelo em cometas

Nicolas Thomas, 63 anos, em frente a uma das grandes câmaras de termovácuo do Instituto de Física da Universidade de Berna. swissinfo.ch

Com um novo tipo de instrumento científico, dois astrofísicos da Universidade de Berna esperam desvelar o mistério da formação do sistema solar. Eles suspeitam que a chave para tanto é o gelo, que pode ocorrer na camada de poeira dos cometas.

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No pequeno laboratórioLink externo da Universidade de Berna, onde os pesquisadores estão testando os dispositivos que querem enviar ao espaço mais tarde, observa-se um tremor violento.

Hoje há um computador doméstico descartado na mesa de experimentos, que os pesquisadores querem testar muito além de seus limites físicos. No final, pedaços de plástico voam pela sala, que é separada por uma grossa vidraça, e o computador já não existe mais.

Na sala ao lado, Nicolas ThomasLink externo assistiu à cena através de uma janela de vidro à prova de balas. O professor de física experimental conhece as forças que atuam sobre equipamentos e pessoas durante o lançamento de foguete.

Em 2016, Thomas estava em Baikonur, na Rússia, quando o sistema de câmeras da sonda Cassis, no qual ele desempenhou um papel importante, foi lançado ao espaço com um foguete. “Estava a uns quatro ou cinco quilómetros do ponto de partida. Mas cara, isso foi uma experiência. Seu corpo inteiro treme quando o foguete sobe, e você pensa consigo mesmo: pobre instrumento, ele vai ter que sobreviver a isso!”

E não só isso. Após a difícil decolagem, o foguete fica no vácuo, o instrumento precisa sobreviver ao choque da separação da espaçonave e do foguete e é finalmente exposto à forte radiação no espaço.

Juntamente com o estudante de doutorado em astrofísica Linus Stöckli, Thomas desenvolveu um novo tipo de instrumento que os dois pretendem usar em uma missão em um cometa.

Com esse instrumento, eles esperam descobrir gelo de água abaixo da superfícieLink externo. Isso poderia revelar algo sobre a formação do sistema solar quando gelo e poeira se juntaram. “Ao estudar a superfície de um cometa, pelo menos alguns centímetros abaixo da superfície real, temos a chance de delimitar o processo de formação do sistema solar pelo menos um pouco”, diz Thomas.

Como os cometas são muito provavelmente remanescentes da formação do sistema solar, eles oferecem um vislumbre do momento relativamente curto pouco após a formação do Sol. Entre outras coisas, a análise do gelo de água pode fornecer pistas sobre como a poeira e o gelo se combinaram no início do sistema solar.

O fato de que uma sonda espacial pode pousar em um cometa foi comprovado em novembro de 2014 pela missão RosettaLink externo da ESA, na qual a Universidade de Berna esteve envolvida. Naquela época, o módulo de pouso pousou no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, embora bastante acidentado.

Como funciona o instrumento

No laboratório, Stöckli agora nos mostra um dispositivo que se assemelha visualmente a uma máquina de lavar, no qual ele faz medições com um espectrômetro comprado de um varejista.

Aqui ele está tentando decifrar diferentes misturas de poeira e gelo no vácuo e descobrir como exatamente o gelo de água e a poeira estão conectados um ao outro.

Linus Stöckli com a placa na qual as amostras são colocadas em modo de teste. swissinfo.ch

A questão é se Stöckli consegue distinguir poeira de gelo nas medições. “Se conseguirmos fazer isso, desenvolveremos um novo instrumento que podemos enviar ao espaço”, diz Stöckli.

Um espectrômetro disponível comercialmente não é adequado para isso. Os dois astrofísicos teriam que construir um instrumento tão pequeno e robusto quanto possível para que ele caiba em um módulo de pouso, por exemplo, e possa suportar as condições no espaço.

O instrumento dos pesquisadores suíços é um espectrômetro de terahertz. Esta tecnologia tem sido usada até agora para a segurança de aeroportos e exames de pele. Entretanto, de acordo com Thomas, ele ainda não foi usado para instrumentos espaciais. A ideia veio de um colega do professor, que é especialista em física de laser.

A espectrometria de terahertz trata de uma nova faixa de comprimento de onda que só agora é acessível por meio de novas tecnologias, diz Thomas. Em um futuro próximo, os pesquisadores querem usar uma antena em um experimento para emitir fótons. Estes são refletidos, que é o método mais viável, ou enviados através de uma amostra.

Os dados que retornam ao receptor devem, em última análise, fornecer informações sobre a composição dos primeiros centímetros abaixo da superfície de um cometa.

Essa camada poderia lançar luz sobre a fase inicial do nosso sistema solar, diz Carsten Güttler, cientista planetário da Universidade de Münster, na Alemanha, que também estuda termofísica e cometas.

A abordagem da Universidade de Berna é “muito promissora”, ele conhece o projeto, mas não está envolvido nele. Güttler acha a ideia “particularmente empolgante, pois não tenho conhecimento de nenhuma instrumentação no campo da pesquisa de cometas”.

Radar e infravermelho, entre os quais os comprimentos de onda terahertz se encontram, já foram usados em cometas. O radar oferece melhor penetração na superfície, mas uma baixa resolução de pixels das ondas refletidas. E com o infravermelho, que tem uma boa resolução, você não penetra fundo o suficiente no subsolo.

Financiamento público

Thomas também enfatiza que a espectroscopia de terahertz é uma tecnologia completamente nova para viagens espaciais. “Acho que essa é uma das razões pelas quais as agências espaciais estão interessadas nisso.”

Ele sempre considerou parte de seu trabalho na exploração espacial pensar em novos instrumentos e tentar fazer novas medições para descobrir coisas sobre superfícies planetárias. Mas as medições em laboratório, que podem levar vários anos, devem produzir resultados claros. “Se você quiser instalar um dispositivo desse tipo em uma sonda espacial, você tem que pensar em todas as possibilidades em que algo de errado pode acontecer”, diz o doutorando Stöckli. Por exemplo, se componentes defeituosos interferem nas medições e falsificam os resultados. Porque uma vez lançado, nada pode ser corrigido.

O governo suíço está atualmente apoiando o projeto com 1,3 milhão de francos por três anos. E a Agência Espacial Europeia (ESA) financiou a fase inicial com 90 mil euros.

Instrumentos para viagens espaciais

Thomas já participou do desenvolvimento de vários dispositivos que estão atualmente em uso no espaço. Ele orgulhosamente nos mostra os dados que são entregues ao seu celular a cada 15 minutos pela câmera Cassis Mars através do Centro Europeu de Operações Espaciais em Darmstadt (Alemanha).

Ele é um verdadeiro viciado em dados, admite o professor. “É uma verdadeira emoção para mim quando vejo os primeiros dados vindos de um instrumento em que trabalhei.”

Thomas estima que o instrumento poderia ser usado em uma missão no início da década de 2040. Até lá, o professor estará aposentado há mais de uma década. “Esse é um elemento muito difícil em toda a coisa, que você está trabalhando em algo que talvez nunca verá.” Mas o processo científico é lento, faz parte do trabalho.

A oportunidade de ajudar a moldar o futuro inspira Thomas. O instrumento também poderia fortalecer a posição da Suíça na comunidade espacial internacional. É bom que a Suíça esteja demonstrando liderança nessa área, diz Thomas.

Isso também fortalece a visibilidade, por exemplo, em relação à Nasa, que também está fortemente interessada na cooperação com a Suíça. “Colocamos uma bandeirinha suíça em cima e dizemos: essa é a nossa parte.”

Edição: Sabrina Weiss

Adaptação: DvSperling