Bennu e a missão OSIRIS-REx da NASA: por que o asteroide enganou os telescópios

Bennu, um asteroide próximo da Terra, vinha sendo analisado há anos com telescópios potentes. Visto de longe, parecia um corpo relativamente simples. Os pesquisadores imaginavam encontrar uma combinação de rochas e áreas mais lisas - talvez até trechos com areia solta. Essa expectativa, porém, durou pouco.

Quando a sonda OSIRIS-REx, da NASA, chegou a Bennu em 2018, a superfície revelou uma realidade bem diferente.

Em vez de um terreno suave e fácil de amostrar, o asteroide se mostrou áspero e desordenado. Pedregulhos gigantes cobriam praticamente toda a extensão. Não era o cenário que havia sido planejado.

Quando as expectativas desmoronam

A discrepância não era apenas visual. Observações anteriores indicavam que a superfície de Bennu esquentava e esfriava rapidamente, como a areia numa praia.

Os cientistas chamam esse comportamento de inércia térmica. Uma inércia térmica baixa costuma indicar que o solo é formado por material solto e fino.

Só que a sonda encontrou outra coisa por completo. Rochas enormes dominavam o terreno - e elas deveriam se comportar de modo distinto. Pedregulhos grandes e densos tendem a reter calor por mais tempo, como o concreto depois do pôr do sol. Os dois conjuntos de dados simplesmente não batiam.

“Quando a OSIRIS-REx chegou a Bennu em 2018, ficamos surpresos com o que vimos”, disse Andrew Ryan, cientista do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona, que liderou o grupo de trabalho de análise física e térmica das amostras da missão.

“Esperávamos alguns pedregulhos, mas imaginávamos pelo menos algumas grandes regiões com regolito mais liso e fino, que seria fácil de coletar. Em vez disso, parecia que era tudo pedregulho, e ficamos quebrando a cabeça por um tempo.”

Pistas escondidas dentro das rochas

A explicação só começou a se delinear depois que a missão trouxe amostras para a Terra. Finalmente, os cientistas puderam examinar fragmentos reais de Bennu em laboratório, em vez de depender apenas de medições remotas.

No começo, a hipótese parecia direta: talvez as rochas fossem mais porosas do que se imaginava, cheias de microvazios que deixariam o calor escapar com mais rapidez. Isso ajudaria a justificar as leituras incomuns.

Uma análise mais minuciosa mostrou que muitas rochas estavam repletas de rachaduras. Não se tratava de poucas fraturas superficiais, mas de redes que atravessavam seu interior.

“Foi aí que as coisas ficaram realmente interessantes”, disse Ryan. “A inércia térmica medida nas amostras em laboratório acabou sendo muito mais alta do que a registrada pelos instrumentos da sonda, ecoando resultados semelhantes obtidos pela equipe da missão parceira da OSIRIS-REx, a Hayabusa-2 da JAXA (Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial).”

Testando o calor, um pulso de laser por vez

Para entender como o calor se desloca nessas rochas rachadas, os pesquisadores aplicaram uma técnica chamada termografia lock-in. Um laser aquece um ponto minúsculo da amostra, e os instrumentos acompanham como esse calor se espalha.

Os resultados acrescentaram mais uma camada ao enigma. Amostras pequenas se comportavam de um jeito que não combinava com o que a sonda havia observado no próprio asteroide.

Isso deixou claro que era preciso um caminho para ligar medições em escala de laboratório a pedregulhos reais, de tamanho completo. A equipe recorreu a técnicas avançadas de imagem.

Um olhar mais de perto para as amostras

No Centro Espacial Johnson da NASA, em Houston, os cientistas manipularam as amostras com extremo cuidado. Até a exposição ao ar da Terra poderia alterá-las. Cada fragmento foi selado em um ambiente controlado antes de ser escaneado.

Nicole Lunning é a curadora-chefe das amostras da OSIRIS-REx na divisão de Ciência de Pesquisa e Exploração de Astromateriais do Centro Espacial Johnson da NASA.

“A amostra entra no seu próprio ‘traje espacial’, faz uma tomografia computadorizada e depois volta ao seu ambiente pristino, tudo isso sem qualquer exposição ao ambiente terrestre”, disse Lunning.

“Conseguimos obter imagens através desses recipientes herméticos para visualizar a forma e a estrutura interna da rocha que está lá dentro.”

O coautor do estudo e cientista de raios X, Scott Eckley, explicou como os exames revelaram, em detalhe, as rachaduras internas.

“A tomografia computadorizada por raios X nos permite observar o interior de um objeto em três dimensões, sem danificá-lo”, disse Eckley.

Ampliando a resposta

Depois que a estrutura interna ficou clara, os pesquisadores usaram modelos computacionais para simular como o calor se moveria em rochas maiores. Essa etapa foi decisiva. Um fragmento pequeno se comporta de forma diferente de um pedregulho com vários pés de largura.

Quando ampliaram os modelos para a escala adequada, tudo finalmente fez sentido. Os interiores rachados deixavam o calor escapar mais rapidamente do que o esperado, mesmo em rochas grandes.

Isso explicou por que a superfície de Bennu se comportava mais como material solto, apesar de estar coberta por pedregulhos.

“No fim das contas, elas também são muito rachadas - e essa era a peça que faltava no quebra-cabeça”, disse Ryan.

Por que isso importa além de Bennu

A descoberta vai além de explicar um único asteroide. Ela muda a forma como os cientistas interpretam dados vindos do espaço.

Por anos, medições térmicas ajudaram os pesquisadores a inferir como seriam as superfícies de asteroides. Agora, eles sabem que essas leituras também podem ser influenciadas por rachaduras ocultas - e não apenas pela textura da superfície.

Ron Ballouz, cientista do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, em Laurel, Maryland, afirmou que esse trabalho transforma a maneira como os pesquisadores interpretam a estrutura de um asteroide a partir de suas propriedades térmicas observadas da Terra.

“Finalmente conseguimos ancorar nossa compreensão das observações telescópicas das propriedades térmicas de um asteroide ao analisar essas amostras daquele mesmo asteroide”, disse Ballouz.

O estudo completo foi publicado na revista Nature Communications.