A origem da luz zodiacal

Olhe para o céu logo antes do nascer do Sol, ou depois do pôr do Sol, e poderá ver uma tênue coluna de luz se estendendo do horizonte.

© Juan Carlos Casado (luz zodiacal)

Este brilho difuso é a luz zodiacal, ou luz solar refletida em direção à Terra por uma nuvem de minúsculas partículas de poeira que orbitam o Sol. Os astrônomos há muito tempo que pensam que a poeira é trazida para o Sistema Solar interior por algumas famílias de asteroides e cometas que se aventuram de longe. Mas agora, cientistas da Juno argumentam que Marte pode ser o responsável. 

Um instrumento a bordo da sonda Juno detectou por acaso partículas de poeira se chocarem contra a nave espacial durante a sua viagem da Terra a Júpiter. Os impactos forneceram pistas importantes sobre a origem e evolução orbital da poeira, resolvendo algumas variações misteriosas da luz zodiacal.

Os pesquisadores calcularam o tamanho aparente e a velocidade dos objetos nas imagens e perceberam algo: grãos de poeira estavam colidindo com a Juno a cerca de 16.000 km/h, lascando pedaços submilimétricos. Ao que parece, o spray de detritos estava vindo dos grandes painéis solares da Juno, o maior e mais sensível detector não intencional de poeira já construído. Cada pedaço de detrito regista o impacto de uma partícula de poeira interplanetária, permitindo compilar uma distribuição de poeira ao longo da viagem da Juno. 

A Juno foi lançada em 2011. Após uma manobra no espaço profundo no cinturão de asteroides em 2012, regressou ao Sistema Solar interior para uma assistência gravitacional da Terra em 2013, que catapultou a nave em direção a Júpiter. Os pesquisadores notaram que a maioria dos impactos de poeira foram registados entre a Terra e o cinturão de asteroides, com lacunas na distribuição relacionadas com a influência da gravidade de Júpiter. 

Segundo os cientistas, esta foi uma revelação radical. Até agora, não foi possível medir a distribuição destas partículas de poeira no espaço. Os detectores de poeira dedicados têm áreas de recolhimento limitadas e, portanto, sensibilidade limitada a uma população esparsa de poeira. Contam principalmente as partículas de poeira mais abundantes e muito menores do espaço interestelar. Em comparação, os expansivos painéis solares da Juno têm 1.000 vezes mais área de absorção do que a maioria dos detectores de poeira. 

Os cientistas da Juno determinaram que a nuvem de poeira acaba na Terra porque a gravidade do nosso planeta "suga" toda a poeira que chega aqui. Esta é a poeira que vemos como luz zodiacal. Referente à orla mais externa, a cerca de 2 UA do Sol (1 UA é a distância entre a Terra e o Sol), esta acaba logo além de Marte.

Neste ponto, a influência da gravidade de Júpiter atua como uma barreira, evitando que as partículas de poeira atravessem do Sistema Solar interior para o espaço profundo. Este mesmo fenômeno, conhecido como ressonância orbital, também funciona no sentido inverso, onde bloqueia a poeira originária no espaço profundo de passar para o Sistema Solar interior.  

A influência profunda da barreira gravitacional indica que as partículas de poeira estão numa órbita quase circular em torno do Sol. E o único objeto conhecido numa órbita quase circular por volta das 2 UA é Marte, de modo que Marte seja uma fonte desta poeira.

Os cientistas desenvolveram um modelo de computador para prever a luz refletida pela nuvem de poeira, dispersada pela interação gravitacional com Júpiter que espalha a poeira num disco mais espesso. O espalhamento depende apenas de duas variáveis: a inclinação da poeira em relação à eclíptica e a sua excentricidade orbital.

Quando os pesquisadores inseriram os elementos orbitais de Marte, a distribuição previu com precisão a assinatura reveladora da variação da luz zodiacal perto da elíptica. Embora existam agora boas evidências de que Marte, o planeta mais empoeirado que conhecemos, seja a fonte da luz zodiacal, os astrônomos ainda não conseguem explicar como a poeira pode ter escapado da atração gravitacional marciana. 

Entretanto, salientam que a determinação da verdadeira distribuição e densidade das partículas de poeira no Sistema Solar vai ajudar os engenheiros a projetar materiais para naves espaciais que podem suportar melhor os impactos da poeira. O conhecimento da distribuição precisa de poeira também pode orientar o design de trajetórias de voo para futuras espaçonaves, a fim de evitar a maior concentração de partículas.

As partículas minúsculas que viajam a velocidades tão altas podem arrancar até 1.000 vezes a sua massa de uma nave espacial. Os painéis solares da Juno escaparam a estes danos porque as células solares estão bem protegidas contra impactos na parte de trás (lado escuro) dos painéis pela estrutura de suporte.

Um artigo foi publicado no periódico Journal of Geophysical Research: Planets.

Fonte: NASA