NASA descreve plano para usar robôs escavadores nas luas geladas de Júpiter e Saturno

Recentemente, a agência espacial revelou os resultados de um workshop patrocinado pela NASA, realizado em fevereiro de 2023, no qual cientistas e engenheiros se reuniram para discutir possíveis conceitos de missão “cryobot”. A ideia é romper o exterior gelado das luas do sistema solar, como a lua Europa, de Júpiter , ou a lua Encélado, de Saturno, e lançar uma sonda que possa explorar o oceano líquido subjacente. 

O conceito de criobot explorado é uma alternativa à simples perfuração de um mundo e envolve o uso de um dispositivo cilíndrico enviado de uma unidade mãe na superfície de um mundo oceânico gelado que pode derreter o gelo e, portanto, escorregar à medida que a água flui ao seu redor e congela novamente. 

Estas sondas, e esta chamada técnica de “perfuração térmica”, são atualmente comumente empregadas para investigar geleiras e calotas polares na Terra , mas as conchas geladas de mundos como Europa e Encélado são mais frias e espessas. Eles também apresentam comportamentos muito menos previsíveis.

Aproveitar as atuais operações de perfuração térmica terrestre em ambientes extraterrestres por meio de criobots tem sido o foco de pesquisadores apoiados pelos programas Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa (SESAME) e Concepts for Ocean Worlds Life Detection Technology (COLDTech) por vários anos.

Ao longo deste tempo, no entanto, a humanidade aprendeu muito mais sobre os mundos oceânicos cobertos de gelo e, portanto, o workshop, realizado no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), ofereceu aos cientistas envolvidos nestes projetos a oportunidade de se reunirem novamente e garantirem estes desenvolvimentos. estão sendo levados em consideração na arquitetura da missão do robô.

Para encontrar vida, siga a água 

A vida como a conhecemos depende de muitos compostos, moléculas e elementos-chave, mas, sem dúvida, nenhum é tão vital quanto a água. 

Sendo um edifício fundamental da vida aqui na Terra, é fácil perceber porque é que a água se tornou o foco dos cientistas que pretendem procurar vida noutros locais do sistema solar . E, embora tenhamos descoberto que a água é abundante no nosso quintal estelar (e mesmo mais além), nenhuma descoberta foi mais tentadora para os astrobiólogos do que a constatação de que as luas geladas no nosso próprio sistema solar abrigam vastos oceanos de água líquida. 

A descoberta de que a paisagem árida de Marte já transbordou de água oferece a oportunidade indiscutivelmente emocionante de descobrir vestígios de vida antiga, mas luas oceânicas como Europa e Encélado oferecem a oportunidade de descobrir mundos que são atualmente habitáveis e podem até hospedar seres vivos reais em seus águas agora. Esses seres vivos, embora provavelmente fossem microbianos, seriam revolucionários de encontrar.

De acordo com a NASA , o workshop da Caltech levou à identificação de quatro aspectos principais que devem informar o roteiro para o desenvolvimento de um robô explorador do mundo aquático alienígena. Esses aspectos eram energia, capacidade térmica, mobilidade e comunicação. 

Um robô que pode colocar o calor sob pressão 

É claro que as conchas geladas com quilómetros de espessura das musas do nosso mundo oceânico constituem desafios consideráveis para as missões que procuram a vida. Isso significa que o coração de um mundo oceânico que explora o criobot precisaria de um sistema de energia nuclear capaz de fornecer calor capaz de derreter aqueles muitos quilômetros de gelo – um sistema que se estima precisar de cerca de 10 quiloWatts (kW) de energia. Este sistema também teria de ser integrado numa estrutura que pudesse sobreviver à imensa pressão destes profundos mares alienígenas. 

Há alguma precedência no desenvolvimento de tal sistema, por mais complexo que possa parecer. 

A sonda Cassini, que explorou Saturno e as suas luas antes de mergulhar na atmosfera do gigante gasoso em 2017, transportava um sistema de energia térmica capaz de gerar 14 kW – mais do que a energia necessária para derreter quilómetros de gelo. Além disso, durante as décadas de 1960 e 1970, Geradores Termoelétricos de Radioisótopos (RTGs), que provavelmente poderiam sobreviver às pressões dos oceanos de Europa, foram implantados no fundo dos oceanos aqui na Terra. 

Mas o criobot futurista não precisaria apenas de proteção do ambiente; também precisaria ser protegido do calor que ele próprio gera. Isso exigiria um sistema de gerenciamento térmico que pudesse manter uma temperatura interna segura para o bot, distribuindo calor ao ambiente. 

Uma maneira de fazer isso, dizem os cientistas, é usar dois circuitos de fluido bombeados independentemente. Um faria circular um fluido de trabalho interno através de canais embutidos na pele do robô, e o outro faria circular água gelada derretida entre o criobot e o ambiente circundante.

Uma ilustração mostra plumas geladas saindo da lua de Saturno, Encélado.(Crédito da imagem: NASA)

Embora sistemas como este já tenham sido produzidos, é necessário muito mais desenvolvimento para prepará-los para as camadas de gelo de Europa ou Encélado. 

Essas camadas de gelo também podem conter impurezas como rocha e sal, que um robô precisaria de sistemas adicionais para penetrar. Isso pode ser feito por meio de corte mecânico, jateando essas impurezas com jatos de água de alta pressão, ou mesmo usando uma combinação dos dois.

É claro que alguns obstáculos, como rochas grandes e sólidas, blocos de sal, bolsas de água ou até mesmo vastos vazios nessas conchas geladas, poderiam ser irremovíveis por esses métodos – portanto, um criobot também precisaria ser capaz de navegar em sua passagem até o subsolo. oceanos. Isto implicaria a integração de um sensor voltado para baixo para observar os obstáculos, bem como um sistema de direção, ambos desenvolvidos no passado, mas que ainda não foram totalmente integrados em qualquer tipo de sistema de trabalho aqui na Terra. 

Os cientistas também terão de encontrar formas de identificar melhor os obstáculos nas camadas de gelo antes de desenvolverem uma missão que embarque numa lua oceânica gelada, algo que o workshop identificou como uma alta prioridade. A próxima missão Europa Clipper , com lançamento previsto para 2024 e chegada à gelada lua jupiteriana de Europa em 2030, poderá ser parte integrante deste trabalho de investigação de perigos. 

Quebrando o gelo, mas não a comunicação 

Por último, mas não menos importante, o outro aspecto principal da missão do robô discutido no workshop da Caltech foi um sistema de comunicação que permitiria que dados vitais fossem transportados de volta de uma sonda de mergulho profundo e exploração marítima para uma unidade central mãe situada no topo do gelo do alvo. mundos oceânicos. 

Na Terra, os criobots fazem isso usando cabos de fibra óptica, mas implantá-los através do gelo em um mundo alienígena exigiria ter certeza de que esse gelo não quebraria o cabo. Isto é algo que seria especialmente desafiador na camada de gelo ativa de Encélado, que pode mudar e mover-se à medida que plumas de material oceânico irrompem através de fissuras, pulverizando-se na atmosfera da lua.

Kate Craft, do Laboratório de Física Aplicada John Hopkins (JPL), está investigando como o cisalhamento do gelo nas luas oceânicas poderia impactar um sistema de comunicações embutido no gelo, enquanto outras equipes estão analisando métodos não físicos de transmissão de dados, como o uso de frequências de rádio. , acústica e até campos magnéticos para transmitir dados dos oceanos através do gelo alienígena até a superfície. 

O resultado geral do exercício de planeamento da missão foi que há muito trabalho a ser feito, mas uma missão cryobot aos mundos gelados do sistema solar é viável. 

Em última análise, isto significa que encontrar vida em outros mundos é mais plausível do que nunca.

Fonte: Space