Não é tão simples quanto parecia: destroços da missão DART complicam a defesa da Terra

Em setembro de 2022, quando a sonda espacial DART da NASA colidiu com Dimorphos , a pequena lua do asteroide Didymos, ela não apenas mudou sua órbita conforme o planejado, mas também desencadeou uma enorme queda de rochas com impulso mais de três vezes maior que o da própria sonda espacial.

O que significa que, embora essa missão tenha demonstrado com sucesso que a energia cinética de objetos impactantes como o DART pode de fato alterar a trajetória de um asteroide, as rochas ejetadas pelo próprio impacto também são capazes de criar forças em direções inesperadas que podem complicar significativamente os esforços de deflexão. Em outras palavras, a deflexão de asteroides por impacto cinético como forma de defesa planetária provou ser uma tarefa muito mais complexa do que o esperado.

A descoberta, feita por uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade de Maryland, acaba de ser publicada no Planetary Science Journal.

"Conseguimos desviar um asteroide, movendo-o para fora de sua órbita", diz Tony Farnham, principal autor do estudo. "Mas nossa pesquisa mostra que, embora o impacto direto da sonda DART tenha causado essa mudança, as rochas ejetadas deram ao asteroide um 'impulso' adicional, pelo menos tão grande. Um fator que altera a física e que precisa ser considerado no planejamento desse tipo de missão."

Em 26 de setembro de 2022, a sonda espacial DART (Teste de Redirecionamento de Asteroide Duplo) da NASA executou uma manobra sem precedentes: colidiu deliberadamente com Dimorphos, o pequeno satélite que orbita o asteroide Dídimo. O objetivo principal da missão era demonstrar a viabilidade da técnica do "impactador cinético" para desviar asteroides. A colisão, a mais de 22.000 quilômetros por hora, foi um sucesso retumbante: a órbita de Dimorphos em torno de Dídimo foi encurtada em 32 minutos, excedendo em muito o limite de sucesso predefinido de 73 segundos. A humanidade provou, pela primeira vez, que era capaz de alterar o curso de um corpo celeste.

No entanto, o que Farnham e sua equipe acabaram de descobrir é que uma parte significativa dessa mudança orbital não veio do impacto direto da nave, mas do "retorno" dos materiais ejetados pela colisão, o que proporcionou um impulso extra, um "impulso cósmico" quase tão grande quanto o próprio impacto do DART . O material ejetado, na prática, agiu como uma espécie de propelente "extra", empurrando o asteroide com força considerável na direção oposta à ejeção.

Mas como os cientistas conseguiram desvendar esse fenômeno complexo? A chave está no pequeno, porém vital, companheiro de viagem do DART: o LICIACube. Este minúsculo CubeSat, desenvolvido pela Agência Espacial Italiana (ASI), separou-se do DART 15 dias antes do impacto e se posicionou estrategicamente na melhor posição para observar o espetáculo. Assim, a uma distância de 56,7 quilômetros, e apenas 165 segundos após a colisão, o LICIACube começou a enviar à Terra uma série sem precedentes de imagens da imensa pluma de ejeção que emergia do local do impacto.

Graças a essas imagens, a equipe de astrônomos conseguiu rastrear o movimento de 104 rochas, com raios variando de 0,2 a 3,6 metros, enquanto se afastavam de Dimorfo a velocidades de até 52 metros por segundo (cerca de 187 quilômetros por hora). Ao analisar essas trajetórias em três dimensões, Farnham e seus colegas fizeram uma descoberta surpreendente: as rochas não estavam espalhadas aleatoriamente. Em vez disso, elas se agruparam em dois conjuntos distintos, com uma notável ausência de material em outras áreas. "Vimos que as rochas não estavam espalhadas aleatoriamente no espaço", explica Farnham. "Em vez disso, elas se agruparam em dois grupos bastante distintos, com ausência de material em outras partes, o que significa que algo desconhecido estava em jogo ali."

O maior aglomerado de detritos, que compreendeu cerca de 70% dos objetos medidos, foi ejetado para o sul em altas velocidades e em ângulos suaves em relação à superfície do asteroide. Os cientistas levantam a hipótese de que essas rochas provavelmente vieram de fontes específicas, talvez rochas maiores em Dimorphos que foram destruídas pelos painéis solares do DART pouco antes do corpo principal da sonda atingir a superfície. Jessica Sunshine, coautora do estudo, sugere que os painéis solares do DART podem ter atingido duas grandes rochas no asteroide, apelidadas de Atabaque e Bodhran, e que o aglomerado de material ejetado para o sul seria composto por fragmentos de Atabaque, uma rocha com 3,3 metros de raio.

Sunshine, que também foi pesquisador principal adjunto da missão Deep Impact da NASA em 2005 para o Cometa Tempel 1, comparou os resultados daquela missão com os do DART.

"O Deep Impact", explica o pesquisador, "atingiu uma superfície composta essencialmente por partículas muito pequenas e uniformes, então sua ejeção foi relativamente suave e contínua. Mas aqui, vemos que o DART atingiu uma superfície rochosa repleta de grandes rochas, resultando em estruturas filamentosas e caóticas em seus padrões de ejeção."

Essa diferença fundamental — uma superfície feita de partículas finas versus uma superfície rochosa e pedregosa — é crucial para entender como diferentes tipos de corpos celestes respondem a impactos. É como comparar uma bala atingindo um saco de areia com uma bala atingindo uma parede de tijolos: o impacto e a dispersão do material são completamente diferentes. Essa informação, diz Sunshine, "é vital para garantir o sucesso de uma futura missão de defesa planetária".

O momento (a quantidade de movimento) das rochas ejetadas pelo impacto do DART foi principalmente perpendicular à trajetória da nave espacial. Isso significa que, além de alterar a órbita de Dimorphos, poderia ter inclinado seu plano orbital em até um grau e potencialmente causado uma oscilação errática do asteroide no espaço. É desnecessário dizer que, para uma missão cujo objetivo é uma deflexão precisa, qualquer oscilação inesperada pode ser um fator crítico.

O trabalho desta equipe para compreender o impacto dos detritos será fundamental para a missão Hera da Agência Espacial Europeia (ESA), cuja chegada ao sistema Didymos-Dimorphos está prevista para 2026. A Hera, que, juntamente com o DART, faz parte da colaboração AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment), tem como principais objetivos estudar o sistema binário Didymos em detalhes após o impacto de 2022, avaliar suas propriedades internas e medir com precisão o resultado da colisão com o DART. A missão Hera implantará seus próprios CubeSats, Milani e Juventas, para coletar dados espectrais da superfície e estudar a subsuperfície e as estruturas internas do asteroide.

Em suma, o estudo da Universidade de Maryland ressalta a importância de considerar todas as variáveis ​​ao planejar futuras missões de deflexão de asteroides. Não basta prever o impacto principal; é essencial entender a física da ejeção, o tamanho e a composição do material ejetado e como isso pode influenciar a trajetória e a rotação do asteroide.

"Se um asteroide estivesse vindo em nossa direção", conclui Sunshine, "e soubéssemos que precisávamos movê-lo em uma distância específica para evitar que atingisse a Terra, todas essas sutilezas se tornariam muito, muito importantes. Pense nisso como um jogo de bilhar cósmico. Poderíamos errar o alvo se não considerarmos todas as variáveis."