4 de outubro de 2018

Que o céu não caia sobre nossas cabeças enquanto aprendemos a nos defender

Por Marco Gonzalez


Concepção artística representando a formação de meteoroides (Crédito: NASA / JPL-Caltech)

As descobertas científicas têm apoiado a teoria de que alguns dos ingredientes da vida se formaram no espaço e foram entregues à Terra, há muito tempo, através dos impactantes meteoritos. Sem saber disto, gregos e romanos, na antiguidade, acreditavam que cometas e meteoros eram sinais de que algo (bom ou ruim) havia acontecido ou estava prestes a acontecer. Por exemplo, em 44 aC, um cometa foi interpretado como sinal de divinização de Júlio César, após seu assassinato, e uma chuva de meteoros, em 30 aC, foi creditada como testemunho da morte da rainha egípcia Cleópatra.

Um poema pessimista do século XV diagnosticou que os cometas "trazem febre, doenças, pestes e mortes, tempos difíceis, escassez e tempos de grande fome”. Mais recentemente, em 1910, a visita do cometa Halley fez com que muitos temessem que os terráqueos fossem envenenados por ácido prússico, descoberto em sua cauda, e negociantes passaram a vender "comprimidos de cometa" salvadores. Em 1997, a performance do cometa Hale-Bopp causou o suicídio coletivo de 39 membros da seita Heaven's Gate, nos EUA, acreditando que este seria o passaporte para viajar para mundos melhores em uma espaçonave alienígena parceira do cometa.

Como sobrevivemos à tudo isto, nunca é demais sabermos um pouco mais sobre cometas, asteroides, meteoros e meteoritos.


Algumas definições

Como devemos nomear esses corpos (que não são planetas nem estrelas, mas viajam pelo céu) e as cicatrizes que deixam onde caem?
  • Cometa: corpo que orbita o Sol constituído por gelo e poeira.
  • Asteroide: corpo rochoso que orbita o Sol, menor que um planeta, com centenas de quilômetros de diâmetro.
  • Meteoroide: corpo resultante da fragmentação de um asteroide ou de algum outro corpo celeste.
  • Meteoro: meteoroide que entra na atmosfera da Terra e se vaporiza produzindo um rastro de luz. 
  • Meteorito: meteoroide que entra na atmosfera da Terra e, antes de se vaporizar completamente, atinge a superfície terrestre. 
  • Bólido: meteoro extremamente brilhante ou que explode geralmente com efeitos sonoros. Para os geólogos, bólido é um meteorito suficientemente grande para criar uma cratera de impacto.
  • Cratera de impacto: feição topográfica com bordas elevadas originada por impacto de meteorito. 
  • Astroblema: cicatriz de cratera de impacto antiga, após modificação por processos erosivos, contendo em seu interior rochas intensamente modificadas por metamorfismo de impacto.
Registros

O mapa a seguir localiza os impactos de bólidos (de 1 a 20 metros de diâmetro) registrados de 1994 a 2013. Neste período são conhecidas 255 ocorrências diurnas e 301 noturnas.

Impactos entre 1994 e 2013 (Crédito: Ciência planetária - texto traduzido)

Origem

Os cometas se originam em um cinturão de corpos gelados, além de Netuno, de onde ocasionalmente alguns são atraídos pela gravidade para órbitas mais próximas do Sol. Quando cada um se aproxima muito do Sol, vaporiza-se produzindo uma cauda. O número atual de cometas conhecidos ultrapassa 3.500.

Os asteroides se formaram há cerca de 4,6 bilhões de anos a partir do colapso de uma grande nuvem de gás e poeira. As porções maiores formaram o Sol e os planetas e os fragmentos menores, os asteroides. contagem atual de asteroides conhecidos ultrapassa 781.000, mas se estima que existam entre 1,1 e 1,9 milhão deles com mais de um quilômetro de diâmetro e milhões de corpos menores no Principal Cinturão de Asteroides, uma região entre Marte e Júpiter. Outros ainda, chamados Troianos, compartilham a órbita com algum planeta. E ainda outros (cerca de 10.000) têm órbitas próximas à da Terra.

Os meteoros são conhecidos também como "estrelas cadentes" e, quando muitos deles ocorrem simultaneamente, o conjunto é conhecido como "chuva de meteoros". O nome de cada uma dessas chuvas geralmente indica a constelação (ou uma de suas estrelas) de onde os meteoros parecem surgir, conforme se vê a partir da Terra. Por exemplo, Perseidas é uma chuva de meteoros, mais visível no hemisfério norte, relacionada à constelação de Perseu, enquanto a chuva de meteoros Alfa Centaurídeos, vista no hemisfério sul, está associada à constelação de Centaurus.


Chuva de meteoros Perseidas que iluminou o céu de agosto de 2009 no hemisfério norte (Crédito: NASA / JPL)

Classificação quanto ao risco

Asteroides e cometas recebem identificações específicas conforme suas características de risco:
  • NEO (Near-Earth Object): asteroide ou cometa que, em relação à Terra, dista (no periélio ‒ ponto da órbita com menor raio) menos do que 1,3 au (astronomical unit ‒ unidade astronômica aproximadamente igual à média da distância entre a Terra e o Sol: 150 bilhões de metros). A maioria dos NEOs são asteroides.
  • NEC (Near-Earth Comet): cometa cujo período orbital é inferior a 200 anos.
  • NEA (Near-Earth Asteroid): asteroide do tipo NEO.
  • PHA (Potentially Hazardous Asteroid): NEA com diâmetro maior que 140 metros, cuja distância mínima de cruzamento na órbita (MOID) com a Terra é de, no máximo, 0,05 au.
Os NEAs são classificados em grupos (Atira, Atenas, Apolo e Amor) de acordo com características referentes às suas órbitas.


Grupos de NEAs conforme suas órbitas

Um pouco de história

Os filósofos gregos da antiguidade acreditavam que os cometas eram corpos celestes como os planetas. Alguns afirmaram que eles estavam associados à mecânica celeste, como as conjunções planetárias, e outros suspeitavam que eram resultado da queima de nuvens ou eram fenômenos ópticos da atmosfera da Terra. 

O filósofo grego Aristóteles (384 aC-322 aC) adotou esta última visão, que prevaleceu por cerca de 2000 anos. Segundo ele, os cometas eram "exalações ventosas" da Terra, o que fez frutificar as superstições. O advogado e escritor romano Sêneca (4 aC-65) ousou contradizer esta versão afirmando que os cometas eram semelhantes a planetas com comportamento esporádico. Para Aristóteles, os cometas viajavam em linha reta. Mais tarde, e também contrariando Aristóteles, o astrônomo polonês Nicolaus Copernicus (1473-1543) sugeriu um sistema solar heliocêntrico, o que ajudaria a explicar os movimentos dos planetas e de outros corpos celestes.


Xilogravura de Jiri Daschitzsky, de 1577, representando o Grande Cometa de 1577 sobre Praga (Crédito: Zentralbibliothek Zurique)

Passamos a entender melhor esses corpos celestes quando o Grande Cometa de 1577 nos visitou. O astrônomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601)  calculou que ele devia estar quatro vezes mais longe da Terra do que a Lua. Também confirmou que a cauda do Grande Cometa apontava para longe do Sol e que sua órbita poderia ser oval. Os dados de Brahe alimentaram o debate e uma nova era de investigação se iniciou juntamente com a física fundamental. 

O astrônomo polonês Johannes Hevelius (1611–1687) sugeriu que os cometas se moviam em parábolas ao redor do Sol, o físico inglês Robert Hooke (1635–1703) introduziu a possibilidade de uma influência gravitacional universal e o físico e matemático inglês Isaac Newton (1642–1727) desenvolveu um modelo matemático para o movimento parabólico dos cometas. O foco passou da  superstição para a ciência.

Em desacordo com Newton, em 1687, o astrônomo inglês Edmond Halley (1656–1742) sugeriu que os cometas podiam ser periódicos com caminhos elípticos e argumentou que os cometas de 1531, 1607 e 1682 eram na verdade um só e retornaria em 1758. Halley não viu se confirmar sua previsão, mas o tal cometa voltou e continuou a retornar com agenda regular, sendo batizado com seu nome.


O cometa Halley em sua passagem pela Terra em 1986 (Crédito: NASA / W. Liller)

Cicatrizes na Terra

Vários meteoros por hora podem ser vistos em qualquer noite e mais de 50.000 meteoritos já foram encontrados na superfície da Terra, mas o número de cicatrizes conhecidas é bem menor. 
Crateras de impacto conhecidas no Banco de Dados
de Impacto da Terra (por CMG Lee)
Clique na imagem para vê-la ampliada e interativa.


Cerca de 170 crateras de impacto já foram identificadas na Terra. 

A mais famosa delas, com 65 milhões de anos de idade, 300 km de largura e localizada na península de Yucatán, México, é suspeita de extinguir cerca de 75% dos animais do nosso planeta, tanto marinhos quanto terrestres, incluindo os dinossauros.

Uma das crateras mais intactas é a Barringer, no Arizona, EUA, com cerca de 1 quilômetro de diâmetro e 50 mil anos de idade. O meteorito responsável foi um pedaço de metal de ferro-níquel com aproximadamente 50 metros de diâmetro. 


Cratera Barringer no Arizona (Crédito: USGS / D. Roddy)

Um exemplo no Brasil é a cratera de impacto do Cerro do Jarau, no município de Quaraí, RS. Ela foi descoberta pelos geólogos Nelson Lisboa e Marisa Schuck, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), em 1980, ao levantar a hipótese de astroblema para o local. 20 anos depois, a hipótese foi corroborada por estudo conduzido pelos geólogos Alvaro Crósta e Fernanda Lourenço, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).



Cratera de impacto do Cerro do Jarau (Vídeo: EXOSS Citizen Science Project)

Composição e origem dos meteoritos

Como os asteroides se formaram no início do nosso sistema solar, há quase 4,6 bilhões de anos, os meteoritos podem fornecer informações preciosas sobre aquela época.

99,8% dos meteoritos que caem na Terra vêm de asteroides. Eles têm idades de 4,5 a 4,6 bilhões de anos. Os 0,2% restantes provém de Marte ou da Lua. Os de Marte são semelhantes às rochas do nosso planeta com diferenças reconhecidas por causa da exploração robótica realizada naquele planeta. Já os cerca de 80 meteoritos lunares conhecidos são semelhantes em composição às rochas coletadas na missão Apollo. 

São três os principais tipos de meteoritos, quanto à composição:
  • Meteoritos Ferrosos. São originados do núcleo dos seus corpos-mãe, vindo provavelmente do Principal Cinturão de Asteroides. São muito densos (mais que a maioria das rochas terrestres) e fortemente magnéticos. O teor de ferro fica próximo a 90-95%, sendo o restante constituído por níquel e oligoelementos.
  • Meteoritos Rochosos. São os mais comuns, assemelham-se às rochas terrestres e são originados da crosta externa dos seus corpos-mãe. A grande maioria contém ferro. Os meteoritos rochosos do tipo condrito contêm côndrulos, que são esférulas originadas da nebulosa que antecedeu à formação da Terra. Os Acondritos têm origem em rochas dos corpos-mãe com características semelhantes às vulcânicas terrestres e contêm pouco ou nenhum ferro.
  • Meteoritos Ferro-Rochosos. São os menos abundantes, com uma composição mista em relação aos outros dois tipos. Provavelmente vieram de uma região do corpo-mãe intermediária entre o núcleo e a crosta. 
Sikhote Alin
Chelyabinsk
Millbillillie
Brenham
Fragmentos de meteoritos - clique em cada imagem para ampliar.

As imagens acima mostram alguns exemplos de meteoritos:

  • Sikhote Alin: fragmento de meteorito ferroso de 1,7 kg com cerca de 12 cm de largura. Caiu na Sibéria em 12/02/1947 na chuva de meteoros Sikhote Alin que produziu mais de 23 toneladas de material recuperado. É constituído por Camacita (98% de ferro e 8% de níquel) e taenita (20 a 65% de níquel e o restante de ferro).
  • Chelyabinsk: fragmento de meteorito rochoso com 1,9 cm de diâmetro na largura máxima. Caiu em 15/02/2013, no sul da Rússia. É uma condrita com côndrulos de olivina-ortopiroxênio em uma matriz de composição semelhante. Veias de choque de impacto finas e escuras também estão presentes. A datação isotópica indicou idade de 4,452 a 4,538 bilhões de anos.
  • Millbillillie: fragmento de meteorito rochoso com 175 g e aproximadamente 6 cm de largura. Caiu em 1960 na Austrália, proveniente da chuva de meteoritos Millbillillie. É uma acondrita do tipo eucrita, caracteristicamente com 30 a 35% de feldspato plagioclásio rico em cálcio. O fragmento apresenta uma crosta de fusão preta brilhante com linhas de fluxo. A coloração laranja no topo é resultado do intemperismo, já que levou muitos anos, após a queda, para ser recuperado.
  • Brenham: fragmento de meteorito ferro-rochoso. Encontrado em 1882, no Kansas, EUA. É um meteorito do tipo pallasita, caracteristicamente contendo cristais de olivina. 

Devemos temer que o céu caia sobre nossas cabeças?

Quanto mais aprendemos sobre os objetos perigosos que nos rondam pelo espaço, mais estaremos preparados para situações potencialmente ameaçadoras. Com esta finalidade existe o CNEOS (Center for Near Earth Object Studies), que é o centro da NASA para computação de órbitas de asteroides e cometas e suas chances de impacto na Terra. No CNEOS, o Programa de Objetos Próximos à Terra da NASA (NASA's Near Earth Object Program) foi criado em 1998 para coordenar os esforços da NASA para detectar, rastrear e caracterizar asteroides e cometas potencialmente perigosos à Terra.

Mesmo com esta estrutura e embora comuns, esses corpos celestes causam surpresas. São muitas vezes indisciplinados e rebeldes, com órbitas aparentemente bizarras. Por exemplo, quando em 15/02/2013 o mundo observava o asteroide 2012DA14 em seu voo próximo à Terra, outro, completamente desconhecido, entrou na nossa atmosfera e se desintegrou parcialmente nos céus de Chelyabinsk, caindo na Rússia.


Rastro do meteorito de Chelyabinsk, em 15/02/2013 (por Alex Alishevskikh)


Bennu vislumbrado pela OSIRIS-Rex 
(Créditos: NASA/Goddard/University
of Arizona - fonte)
Um dos candidatos a risco em potencial é o asteroide Bennu, do tamanho do Empire State Building. Ele tem um encontro marcado com a Terra em 22 de setembro de 2135. Felizmente, depois de uma jornada de quase dois anos, a OSIRIS-REx, uma espaçonave de amostragem de asteroides da NASA, teve seu primeiro vislumbre do asteroide Bennu em agosto de 2018, a uma distância de 2,2 milhões de quilômetros, e iniciou a próxima fase de aproximação. Na imagem ao lado, Bennu, no círculo verde, move-se em contraste com as estrelas da constelação da Serpente, que estão fixas.

Um meteoroide rochoso com diâmetro maior que 25 metros, mas menor que um quilômetro, ao atingir a Terra geralmente causa danos locais ou regionais. Corpos com diâmetro menor que 25 metros queimam na atmosfera e causam pouco ou nenhum dano. Algo maior que um quilômetro de diâmetro pode ter efeitos em todo o mundo. O maior asteroide potencialmente perigoso conhecido, o Tutatis, viaja por aí com cerca de 5,4 km de diâmetro. Em compensação, os maiores asteroides conhecidos, com até 940 quilômetros de diâmetro, povoam a região entre Marte e Júpiter e não representam perigo à Terra.

Mas não se pode baixar a guarda. Diariamente, a Terra é bombardeada por mais de 100 toneladas de poeira e partículas do tamanho de grãos de areia. Uma vez por ano, em média, um corpo celeste do tamanho de um automóvel atinge a atmosfera da Terra, cria uma impressionante bola de fogo e queima antes de chegar à superfície. A cada dois mil anos, um meteoroide do tamanho de um campo de futebol causa danos significativos. A cada poucos milhões de anos, um objeto nos atinge com tamanho suficiente para ameaçar a nossa civilização. Crateras de impacto são evidências dessas ocorrências. 

Justifica-se, então, que várias equipes em todo o mundo revistem os céus em busca de asteroides e cometas ainda não descobertos. Quando um objeto potencialmente perigoso é descoberto entra na lista de atenção, havendo duas estratégias principais a serem colocadas em ação para mover um objeto mal-intencionado suficientemente para tirá-lo do caminho da Terra:
  • ancorar nele um equipamento propulsor ou
  • acoplar nele velas solares para que receba a pressão da luz solar.
Estima-se que a probabilidade de alguém morrer pelo impacto de um meteorito é de 1 para 75 mil em um evento global. Em um evento regional, a probabilidade diminui um pouco: é de 1 para 600 mil. De qualquer forma, é preocupante saber que ambas são maiores que a probabilidade de se morrer por ataque de tubarão, que é 1 para 800 milhões.

Mineração no espaço

Asteroides e cometas não se resumem apenas a preocupações, há também aspectos positivos. Enquanto os asteroides são ricos em minerais, os cometas armazenam moléculas à base de água e carbono. Quando nos aventurarmos na colonização do sistema solar, no próximo século, os asteroides poderão fornecer matérias-primas para estruturas espaciais e os cometas poderão se tornar poços de irrigação e postos de combustíveis para espaçonaves interplanetárias. O gelo abundante dos cometas poderia ser fonte de hidrogênio líquido e oxigênio para esses combustíveis. 

Há estimativas promissoras sobre a riqueza contida nos asteroides. Os 16.000 corpos rochosos próximos à Terra poderiam conter dois trilhões de toneladas de água e apenas um determinado asteroide, do tamanho de um campo de futebol, poderia prover platina no valor de US$ 25 a US$ 50 bilhões.

Concepção artística de uma missão de mineração em asteroide (por Denise Watt)

A imagem acima mostra uma missão hipotética de mineração em asteroide próximo à Terra, incluindo muitos dos principais elementos presentes em estudos patrocinados pela NASA nesta área. A estrutura longa mais acima à direita é o "Asteroide-1", uma unidade de propulsão com células solares para converter a luz do sol em eletricidade. Na parte inferior à esquerda, sobre o asteroide, uma unidade de mineração faz seu trabalho. Na parte inferior à direita, um tipo de habitação espacial, planejada para permanência de longo período no espaço, dá apoio como depósito de suprimento por exemplo.

Algumas das empresas que disputam os melhores lugares na indústria de mineração de asteroides são a Planetary Resources, de Washington, e a Deep Space Industries, da Califórnia. Entra na briga também a pequena nação europeia, Luxemburgo, que se comprometeu a investir pelo menos US$ 230 milhões para apoiar as mineradoras deste ramo que se estabeleçam em seu território.

A mineração de asteroides pode começar em 10 ou 20 anos e as notícias, quanto aos avanços técnicos, são promissoras. Dois robôs espaciais japoneses investigam o asteroide Ryugu, a mais de 270 milhões de quilômetros da Terra, para capturar imagens e medir a temperatura. Os pequenos robôs Minervas-II 1 e 2 , cilindros de 18 centímetros de diâmetro e 7 centímetros de altura pesando 1,1 kg cada um, pousaram em Ryugu, entre Marte e Jupiter, e não pararam de fotografar.

Claro que há muitos obstáculos técnicos a transpor e, além deles, uma dificuldade extra é imposta pela falta de clareza jurídica sobre a posse de recursos espaciais. Para tratar desta questão foi criado o Grupo de Trabalho de Governança dos Recursos Espaciais Internacionais de Haia no Instituto Internacional de Direito Aéreo e Espacial, sediado na Universidade de Leiden, Holanda.

Os recursos minerais do Principal Cinturão de Asteroides constituem tanta riqueza que, se fosse distribuída a cada um de nós, terráqueos, mesmo os que não tivessem investido nenhum centavo, ficaríamos todos bilionários. Não vai ser distribuída, mas vamos torcer para que, antes (e depois) que algum minerador espacial fique rico, o céu continue lá, sem cair sobre nossas cabeças.

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