Hubble encontra a primeira evidência de vapor de água numa lua de Júpiter

Os astrónomos usaram conjuntos de dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA para revelar as primeiras evidências de vapor de água na atmosfera de Ganimedes, uma lua de Júpiter.

A lua de Júpiter, Ganimedes, é a maior lua – e o nono maior objeto – do Sistema Solar. Pode conter mais água do que todos os oceanos da Terra, mas as temperaturas lá são tão frias que a água à superfície congela e o oceano fica a cerca de 160 quilómetros abaixo da crosta.

No entanto, onde há água pode haver vida como a conhecemos. Identificar água líquida noutros mundos é crucial na busca por planetas habitáveis para lá da Terra. E agora, pela primeira vez, foram encontradas evidências de uma atmosfera de água sublimada na lua gelada.

Em 1998, o instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Hubble tirou as primeiras fotos ultravioleta (UV) de Ganimedes, que revelaram um padrão particular nas emissões observadas da atmosfera da lua.

Ganimedes exibe bandas aurorais que são um tanto ou quanto semelhantes às ovais aurorais observadas na Terra e noutros planetas com campos magnéticos. Estas imagens foram, portanto, evidências ilustrativas de que Ganimedes tem um campo magnético permanente.

As semelhanças entre as duas observações ultravioleta foram explicadas pela presença do oxigénio molecular, O₂. As diferenças eram explicadas à época pela presença de oxigénio atómico, O, que produz um sinal que afeta uma cor UV mais do que outra.

Como parte de um grande programa de observação para apoiar a missão Juno da NASA em 2018, Lorenz Roth, do Instituto Real de Tecnologia, KTH, em Estocolmo, Suécia, liderou uma equipa que se propôs a capturar espectros UV de Ganimedes com o COS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble a fim de medir a quantidade de oxigénio atómico.

Realizaram uma análise combinada de novos espectros obtidos em 2018 com o COS e imagens de arquivo do instrumento STIS de 1998 e 2010. Para sua surpresa, e em contraste com as interpretações originais dos dados de 1998, descobriram que quase não havia oxigénio atómico na atmosfera de Ganimedes. Isto significa que deve haver outra explicação para as diferenças aparentes entre as imagens UV das auroras.

A explicação foi então descoberta por Roth e pela sua equipa na distribuição relativa das auroras nas duas imagens. A temperatura da superfície de Ganimedes varia fortemente ao longo do dia e, por volta do meio-dia, perto do equador, pode tornar-se suficientemente quente para que a superfície gelada liberte algumas pequenas quantidades de moléculas de água.

De facto, as diferenças percebidas entre as imagens UV estão diretamente correlacionadas com onde a água seria esperada na atmosfera da lua.

“Inicialmente, apenas tinha sido observado o O₂“, explicou Roth. “Isto é produzido quando partículas carregadas erodem a superfície gelada. O vapor de água que agora medimos tem origem na sublimação de gelo provocada pelo escape térmico do vapor de H₂O das regiões geladas quentes.”

Esta descoberta acrescenta antecipação à próxima missão JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da ESA – a primeira grande missão do programa Cosmic Vision 2015-2025 da ESA. Com lançamento planeado para 2022 e chegada a Júpiter em 2029, passará pelo menos três anos a fazer observações detalhadas de Júpiter e de três das suas maiores luas, com ênfase particular em Ganimedes como corpo planetário e potencial mundo habitável.

Ganimedes foi identificado para investigação mais detalhada porque fornece um laboratório natural para a análise da natureza, evolução e potencial habitabilidade de mundos gelados em geral e devido ao papel que desempenha dentro do sistema de satélites galileanos e às suas interações magnéticas e de plasma com Júpiter e o seu ambiente (conhecido como sistema joviano).

“Os nossos resultados podem fornecer às equipas de instrumentos da JUICE informações valiosas que podem ser usadas para refinar os seus planos de observação para otimizar a utilização da nave espacial”, acrescentou Roth.

Compreender o sistema joviano e desvendar a sua história, desde a sua origem até ao possível aparecimento de ambientes habitáveis, vai proporcionar-nos uma melhor compreensão de como os planetas gigantes e os seus satélites se formam e evoluem. Além disso, espera-se que sejam encontradas novas informações sobre o potencial para o aparecimento de vida em sistemas exoplanetários semelhantes a Júpiter.