Missões a Júpiter e Saturno: das Pioneer à Galileo e à Cassini-Huygens

Júpiter e Saturno reúnem, só entre suas luas, alguns dos lugares mais promissores para se buscar vida fora da Terra: oceanos de água líquida escondidos sob crostas de gelo, atmosferas espessas com química orgânica complexa e vulcões que nunca param. Foi uma sequência de sondas ao longo de mais de cinco décadas — começando pelas simples e pioneiras Pioneer 10 e 11 nos anos 1970 — que transformou esses dois planetas de pontos de luz no telescópio em mundos conhecidos em detalhe.

Texto em revisão. Este é um artigo de teste, escrito a partir de fontes de referência; as fontes estão listadas no final.

Pioneer 10 e 11: as primeiras a atravessar o cinturão de asteroides

Antes de qualquer sonda poder sonhar em orbitar Júpiter ou Saturno, alguém precisava provar que era possível atravessar o cinturão de asteroides sem ser destruído por uma colisão, e sobreviver ao ambiente de radiação intensa ao redor de Júpiter. Essa foi a missão das irmãs Pioneer 10 e 11.

A Pioneer 10 foi lançada em março de 1972 e sobrevoou Júpiter em 3 de dezembro de 1973, passando a cerca de 130.000 km do topo das nuvens do planeta — a primeira sonda a visitar um planeta gigante. A Pioneer 11 partiu em 5 de abril de 1973, passou por Júpiter em 3 de dezembro de 1974 e usou a gravidade do planeta para se redirecionar rumo a Saturno, que sobrevoou em setembro de 1979, tornando-se a primeira sonda a visitar aquele planeta e seus anéis de perto.

As duas Pioneer também carregam um símbolo famoso: uma placa metálica gravada com o desenho de um homem e uma mulher, a posição do Sol em relação a catorze pulsares e um esquema do Sistema Solar — uma mensagem para uma eventual civilização que encontrasse a sonda no espaço interestelar, precursora do disco de ouro que as Voyager levariam alguns anos depois.

Pioneer-Vênus: a irmã que ficou perto de casa

Ainda na família Pioneer, duas outras sondas foram enviadas a Vênus: a Pioneer-Vênus 1 (Orbiter), lançada em 20 de maio de 1978, entrou em órbita do planeta em dezembro daquele ano e usou radar para mapear cerca de 93% da superfície venusiana, escondida sob uma camada permanente de nuvens. A Pioneer-Vênus 2 (Multiprobe), lançada em agosto de 1978, liberou quatro sondas menores que desceram através da atmosfera até a superfície. Um detalhe curioso: o espectrômetro ultravioleta do orbitador de Vênus foi reaproveitado em fevereiro de 1986 para observar a evaporação do núcleo do cometa Halley durante sua passagem, um "bônus" científico não previsto no projeto original.

O campo magnético gigante de Júpiter

Cada sonda que passou perto de Júpiter ajudou a completar o retrato de sua magnetosfera, um dos maiores objetos "invisíveis" do Sistema Solar: um campo magnético cerca de 20 mil vezes mais forte que o da Terra, inclinado por volta de 11° em relação ao eixo de rotação do planeta, gerando cinturões de radiação intensos e auroras nos polos maiores que o próprio planeta Terra. As Pioneer fizeram as primeiras medições diretas desse campo; as Voyager, em 1979, refinaram o mapa; e a Galileo, já na década de 1990, orbitou dentro dele por anos. Em 1998, o Telescópio Espacial Hubble fotografou pela primeira vez, com boa resolução, a aurora de Júpiter a partir da órbita da Terra.

Galileo: a primeira sonda a orbitar Júpiter

Lançada em outubro de 1989 a bordo do ônibus espacial, a sonda Galileo levou seis anos para chegar a Júpiter, usando assistências gravitacionais de Vênus (fevereiro de 1990) e da própria Terra (dezembro de 1990 e dezembro de 1992) para ganhar velocidade — uma rota tortuosa, necessária porque o foguete originalmente planejado para lançá-la diretamente foi cancelado após o acidente do ônibus espacial Challenger. No caminho, a Galileo aproveitou para fazer os primeiros sobrevoos de perto já realizados por uma sonda a asteroides: Gaspra, em outubro de 1991, e Ida, em agosto de 1993 — este último revelando que Ida tinha uma pequena lua própria, batizada Dactyl, a primeira lua de asteroide já confirmada.

A Galileo chegou a Júpiter em 1995 e se tornou a primeira sonda a orbitar um planeta gigante, permanecendo em atividade por cerca de oito anos. Em dezembro de 1995, ela liberou uma sonda atmosférica que mergulhou em Júpiter, transmitindo dados por 57 minutos enquanto descia cerca de 152 km na atmosfera, registrando ventos de até 640 m/s antes de ser destruída pela pressão e pelo calor.

A antena de alto ganho da Galileo não abriu totalmente logo após o lançamento, um problema técnico que forçou a equipe de controle a reprogramar toda a transmissão de dados usando a antena secundária, muito mais lenta — um exemplo clássico de improviso na exploração espacial que, ainda assim, não impediu a missão de ser um sucesso científico.

O que a Galileo revelou sobre as quatro luas galileanas

• Io é o corpo mais vulcanicamente ativo do Sistema Solar, com erupções constantes alimentadas pelo aquecimento de maré causado pela atração gravitacional de Júpiter e das luas vizinhas.
• Europa tem densidade de cerca de 2,97 g/cm³ e uma crosta de gelo de aproximadamente 100 km, sob a qual instrumentos da Galileo encontraram fortes indícios de um oceano de água salgada líquida. A superfície mostra um albedo alto (em torno de 0,7), traços de oxigênio e ozônio, e um terreno caótico batizado de Conamara Chaos, sugerindo movimento do gelo sobre um líquido.
• Ganimedes, com cerca de 5.262 km de diâmetro, é cerca de 8% maior que Mercúrio e a maior lua do Sistema Solar. A Galileo descobriu que ela tem campo magnético próprio — a única lua do Sistema Solar com essa característica conhecida —, de intensidade equivalente a cerca de 1% do campo terrestre.
• Calisto também mostrou sinais que sugerem um oceano subterrâneo, embora menos evidentes que os de Europa.

Todas as quatro luas galileanas mostram um gradiente de densidade que diminui com a distância a Júpiter, e as três internas (Io, Europa e Ganimedes) estão em ressonância orbital — um padrão de órbitas sincronizadas que gera aquecimento de maré, o motor por trás do vulcanismo de Io e do provável oceano de Europa.

Em dezembro de 2000, a Galileo e a sonda Cassini, então a caminho de Saturno, observaram Júpiter simultaneamente de pontos diferentes do espaço — uma rara oportunidade de comparação estereoscópica do planeta.

Cassini-Huygens: oito anos ao redor de Saturno

A jornada rumo a Saturno seguiu o padrão das grandes missões: a sonda Cassini, com a sonda europeia Huygens acoplada, chegou ao planeta em 2004. Antes dela, apenas as Pioneer e Voyager tinham passado por Saturno em sobrevoos rápidos — a Pioneer 11 em setembro de 1979 (a cerca de 13.000 milhas, ou por volta de 21.000 km), a Voyager 1 em novembro de 1980 e a Voyager 2 em agosto de 1981 (a cerca de 63.000 milhas, ou por volta de 101.000 km). A Cassini, ao contrário, entrou em órbita para um estudo de longo prazo.

Em janeiro de 2005, a sonda Huygens, construída pela Agência Espacial Europeia, se separou da Cassini e desceu de paraquedas pela atmosfera de Titã, a maior lua de Saturno, pousando em sua superfície — o pouso mais distante já realizado por uma sonda até então, e o único até hoje numa lua do Sistema Solar exterior. Titã tem uma atmosfera densa de nitrogênio, temperatura de superfície de cerca de -168°C, e a Huygens confirmou a existência de terrenos esculpidos por líquido — não água, mas metano e etano líquidos, que ali se comportam como a água na Terra, formando rios, lagos e possivelmente "chuva".

Durante os anos seguintes, a Cassini mapeou os anéis de Saturno com um detalhe sem precedentes, revelando que eles são compostos por milhares de anelzinhos individuais, com fenômenos como os "spokes" (raios) transitórios no anel B e um anel F fino e retorcido, moldado pela gravidade de pequenas luas "pastoras". A sonda também descobriu gêiseres de água ativos na lua Encélado, jorrando de fendas próximas ao polo sul — um dos achados mais importantes da missão, porque indicam um oceano líquido sob a crosta gelada dessa pequena lua, e tornaram Encélado um dos alvos mais promissores da astrobiologia no Sistema Solar.

As luas clássicas de Saturno, visíveis com telescópio amador

Além de Titã (magnitude visual em torno de 8,3, visível já com binóculo), um telescópio pequeno de cerca de 75 mm mostra Reia e Jápeto em noites boas. Jápeto tem um hemisfério muito mais escuro que o outro — um contraste de brilho que intrigou observadores desde o século XIX e que a Cassini ajudou a explicar, ligando-o ao acúmulo de material escuro vindo de outra lua, Febe, que orbita Saturno em sentido retrógrado e é provavelmente um pequeno corpo capturado do Sistema Solar externo, e não uma lua "nativa".

Números e recordes

O que veio depois dos livros

Os livros-fonte deste artigo — em especial o verbete sobre o campo magnético de Júpiter e o capítulo sobre as luas de Saturno — foram escritos quando a Galileo ainda estava ativa e a Cassini apenas começava sua jornada, ou tinha acabado de chegar. Hoje sabemos de vários desdobramentos importantes.

A Galileo encerrou sua missão em 21 de setembro de 2003, quando os controladores a fizeram mergulhar deliberadamente na atmosfera de Júpiter — uma decisão tomada justamente para evitar qualquer risco, ainda que remoto, de a sonda (com combustível quase esgotado e já sem controle total) colidir no futuro com Europa e contaminar um possível oceano habitável com micro-organismos terrestres.

A Cassini teve o mesmo destino em Saturno: depois de treze anos em órbita, mergulhou no planeta em 15 de setembro de 2017, no chamado "Grand Finale", pela mesma lógica de proteger Encélado (e Titã) de contaminação.

Em 2011, a NASA lançou a sonda Juno, que chegou a Júpiter em julho de 2016 para estudar sua estrutura interna, campo magnético e origem, complementando o trabalho da Galileo décadas antes.

Para o futuro próximo, duas missões dedicadas devem seguir os passos da Galileo em busca de respostas sobre a habitabilidade de Europa: a Europa Clipper da NASA e a sonda JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da Agência Espacial Europeia, ambas lançadas na década de 2020 com chegada prevista para o fim dessa década. A contagem de luas conhecidas de Saturno também mudou bastante desde os livros: passou de algumas dezenas para mais de uma centena, à medida que levantamentos com telescópios terrestres encontraram luas pequenas e distantes — um número que segue crescendo a cada novo anúncio, então vale conferir a contagem vigente antes de citar um total exato.

Considerações finais

Da simplicidade robusta das Pioneer ao pouso delicado da Huygens em Titã, a exploração de Júpiter e Saturno é uma história de missões que se apoiam nas anteriores: cada sobrevoo rápido ensinou algo que tornou possível a órbita seguinte, e cada órbita revelou alvos específicos — como Europa e Encélado — que hoje moldam o planejamento de décadas futuras de exploração espacial. Para a rota que levou essas mesmas sondas além de Saturno, veja o artigo sobre o Grande Tour das Voyager por Urano e Netuno.

Referências

• MOORE, Patrick (ed.). Astronomy Encyclopedia. Londres: Philip's. Verbete "Galileo", p. 145-146, 161-162, 164-165.
• RIDPATH, Ian. Astronomia (Guia Ilustrado Zahar). 4. ed. Rio de Janeiro: Zahar. p. 111.
• MOORE, Patrick. The Observer's Year: 366 Nights of the Universe. 2. ed. London: Springer, 2005. Noites de 20 a 22 de dezembro (missões e luas de Saturno), p. 340-353.
• MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1987. Verbetes "Pioneer 10", "Pioneer 11" e "Pioneer-Vênus", p. 667-668.