Enquanto a lua Europa cheia de gelo e oceânica orbita Júpiter, ela resiste a um implacável golpe de radiação. Júpiter atinge a superfície de Europa noite e dia com elétrons e outras partículas, banhando-a em radiação de alta energia. Mas, à medida que essas partículas atingem a superfície da lua, elas também podem estar fazendo algo de outro mundo: fazer Europa brilhar no escuro.

Uma nova pesquisa de cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia detalha pela primeira vez como o brilho seria e o que ele poderia revelar sobre a composição do gelo na superfície de Europa . Diferentes compostos salgados reagem de maneira diferente à radiação e emitem seu próprio brilho. A olho nu, esse brilho pareceria às vezes ligeiramente verde, às vezes ligeiramente azul ou branco e com vários graus de brilho, dependendo do material que seja.

Os cientistas usam um espectrômetro para separar a luz em comprimentos de onda e conectar as distintas “assinaturas”, ou espectros, a diferentes composições de gelo. A maioria das observações usando um espectrômetro em uma lua como Europa são feitas usando a luz do sol refletida no lado diurno da lua, mas esses novos resultados iluminam como Europa seria no escuro.

“Pudemos prever que esse brilho noturno no gelo poderia fornecer informações adicionais sobre a composição da superfície de Europa. A variação dessa composição poderia nos dar pistas sobre se Europa possui condições adequadas para a vida”, disse Murthy Gudipati do JPL, autor principal do trabalho publicado em novembro 9 na Nature Astronomy .

Isso porque Europa possui um enorme oceano interno global que poderia se infiltrar até a superfície através da espessa crosta de gelo da lua. Ao analisar a superfície, os cientistas podem aprender mais sobre o que está por baixo.

Brilhando uma luz

Os cientistas inferiram de observações anteriores que a superfície de Europa poderia ser feita de uma mistura de gelo e sais comumente conhecidos na Terra, como sulfato de magnésio (sal de Epsom) e cloreto de sódio (sal de cozinha). A nova pesquisa mostra que incorporar esses sais na água gelada em condições semelhantes às de Europa e explodi-la com radiação produz um brilho.

Isso não foi uma surpresa. É fácil imaginar uma superfície irradiada brilhando. Os cientistas sabem que o brilho é causado por elétrons energéticos que penetram na superfície, energizando as moléculas que estão por baixo. Quando essas moléculas relaxam, elas liberam energia na forma de luz visível.

“Mas nunca imaginamos que veríamos o que acabamos vendo”, disse Bryana Henderson do JPL, co-autora da pesquisa. “Quando tentamos novas composições de gelo, o brilho parecia diferente. E todos nós apenas olhamos para ele por um tempo e então dissemos: ‘Isso é novo, certo? Este é definitivamente um brilho diferente?’ Então apontamos um espectrômetro para ele, e cada tipo de gelo tinha um espectro diferente. “

Para estudar uma simulação de laboratório da superfície de Europa, a equipe do JPL construiu um instrumento exclusivo chamado Câmara de Gelo para Teste de Ambiente de Radiação e Elétrons de Alta Energia da Europa (ICE-HEART). Eles levaram o ICE-HEART para uma instalação de feixe de elétrons de alta energia em Gaithersburg, Maryland, e começaram os experimentos com um estudo totalmente diferente em mente: ver como o material orgânico sob o gelo da Europa reagiria a explosões de radiação.

Eles não esperavam ver variações no próprio brilho vinculado a diferentes composições de gelo. Foi – como os autores o chamam – serendipidade.

“Ver a salmoura de cloreto de sódio com um nível de brilho significativamente mais baixo foi o momento ‘aha’ que mudou o curso da pesquisa”, disse Fred Bateman, co-autor do artigo. Ele ajudou a conduzir o experimento e distribuiu feixes de radiação para as amostras de gelo na Instalação de Radiação Industrial Médica do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em Maryland.

Uma lua visível em um céu escuro pode não parecer incomum; vemos nossa própria Lua porque ela reflete a luz do sol. Mas o brilho de Europa é causado por um mecanismo totalmente diferente, disseram os cientistas. Imagine uma lua que brilha continuamente, mesmo em seu lado noturno – o lado oposto ao sol.

“Se Europa não estivesse sob essa radiação, teria a aparência de nossa lua para nós – escura no lado sombreado”, disse Gudipati. “Mas porque é bombardeado pela radiação de Júpiter, brilha no escuro.”

Com lançamento previsto para meados da década de 2020, a próxima missão principal da NASA, Europa Clipper, observará a superfície da lua em vários voos durante a órbita de Júpiter. Cientistas da missão estão revisando as descobertas dos autores para avaliar se um brilho seria detectável pelos instrumentos científicos da espaçonave. É possível que as informações coletadas pela espaçonave possam ser combinadas com as medições na nova pesquisa para identificar os componentes salgados na superfície da lua ou diminuir o que eles podem ser.

“Não é sempre que você está em um laboratório e diz: ‘Podemos encontrar isso quando chegarmos lá'”, disse Gudipati. “Normalmente é o contrário – você vai lá e encontra algo e tenta explicar no laboratório. Mas nossa previsão remonta a uma simples observação, e é disso que trata a ciência.”

Missões como o Europa Clipper ajudam a contribuir para o campo da astrobiologia, a pesquisa interdisciplinar sobre as variáveis ​​e condições de mundos distantes que poderiam abrigar a vida como a conhecemos. Embora o Europa Clipper não seja uma missão de detecção de vida, ele fará um reconhecimento detalhado de Europa e investigará se a lua gelada, com seu oceano subterrâneo, tem a capacidade de sustentar vida. Compreender a habitabilidade de Europa ajudará os cientistas a entender melhor como a vida se desenvolveu na Terra e o potencial para encontrar vida além do nosso planeta.