Juno revela menos oxigénio na lua Europa de Júpiter

Há muito que Europa, a lua gelada de Júpiter, é considerada um dos mundos com melhores condições de habitabilidade no Sistema Solar. Pela primeira vez, a missão Juno a Júpiter analisou directamente e em pormenor a sua atmosfera.

Os resultados, publicados na Nature Astronomy, indicam que a superfície gelada de Europa gera menos oxigénio do que se supunha.

Existem vários motivos para encarar com entusiasmo a hipótese de encontrar vida microbiana em Europa. Dados da missão Galileo demonstraram que a lua alberga, sob a crosta de gelo, um oceano com cerca do dobro da água existente nos oceanos da Terra.

Além disso, os modelos desenvolvidos a partir dos dados de Europa indicam que o fundo desse oceano está em contacto com rocha. Isto permite interacções químicas entre a água e a rocha que produzem energia, tornando-a uma candidata de eleição à existência de vida.

Entretanto, as observações por telescópio revelam uma atmosfera ténue e rica em oxigénio. Há também indícios de que jactos de água irrompem ocasionalmente do oceano. Na superfície, há alguma evidência da presença de elementos químicos essenciais - incluindo carbono, hidrogénio, azoto, oxigénio, fósforo e enxofre - utilizados pela vida na Terra. Alguns deles poderão infiltrar-se na água a partir da atmosfera e da superfície.

O aquecimento de Europa e do seu oceano deve-se, em parte, à órbita da lua em torno de Júpiter, que gera forças de maré capazes de aquecer um ambiente que, de outro modo, seria gélido.

Embora Europa reúna três ingredientes fundamentais para a vida - água, os elementos químicos adequados e uma fonte de calor - ainda não sabemos se houve tempo suficiente para que a vida se desenvolvesse.

O outro principal candidato no nosso Sistema Solar é Marte, o destino do rover Rosalind Franklin em 2028. A vida poderá ter surgido em Marte ao mesmo tempo que apareceu na Terra, mas terá provavelmente cessado devido às alterações climáticas.

Um terceiro candidato é Encélado, lua de Saturno, onde a missão Cassini-Huygens identificou plumas de água provenientes de um oceano salgado subterrâneo, igualmente em contacto com rocha no fundo oceânico.

Titã ocupa o quarto lugar, logo a seguir, graças à sua atmosfera densa de compostos orgânicos, incluindo hidrocarbonetos e tólins, formados na alta atmosfera. Estes materiais descem depois lentamente até à superfície, cobrindo-a com ingredientes para a vida.

Juno e a perda de oxigénio em Europa

A missão Juno dispõe dos melhores instrumentos para partículas carregadas alguma vez enviados para Júpiter. Estes conseguem medir a energia, a direcção e a composição das partículas carregadas junto à superfície. Instrumentos semelhantes, usados em Saturno e em Titã, detectaram aí tólins, um tipo de substância orgânica.

No entanto, também mediram partículas que apontavam para a existência de atmosferas nas luas de Saturno Reia e Dione, para além das atmosferas de Titã e Encélado.

Estas partículas são designadas iões de captura. As atmosferas planetárias são formadas por partículas neutras, mas a região superior de uma atmosfera torna-se "ionizada" - ou seja, perde electrões - sob a luz solar e através de colisões com outras partículas. Assim, formam-se iões, átomos carregados que perderam electrões, e electrões livres.

Quando um plasma - um gás carregado que constitui o quarto estado da matéria, além do sólido, líquido e gasoso - passa por uma atmosfera onde se formaram recentemente iões, perturba-a através de campos eléctricos. Estes podem acelerar os novos iões, na primeira fase de um processo de captura iónica.

Depois, esses iões de captura descrevem espirais em torno do campo magnético do planeta e, habitualmente, perdem-se da atmosfera; alguns atingem a superfície e são absorvidos. Este processo removeu partículas da atmosfera marciana após o planeta vermelho ter perdido o seu campo magnético há 3.8 mil milhões de anos.

Europa também passa por um processo de captura. As novas medições revelam os sinais característicos de iões moleculares de oxigénio e de hidrogénio capturados, provenientes da superfície e da atmosfera. Uma parte escapa de Europa, enquanto outra atinge a superfície gelada, aumentando a quantidade de oxigénio à superfície e sob ela.

Isto confirma que o oxigénio e o hidrogénio são, de facto, os principais constituintes da atmosfera de Europa, em consonância com as observações remotas. Contudo, as medições sugerem que a quantidade de oxigénio produzida - libertada pela superfície para a atmosfera - é de apenas cerca de 12kg por segundo, na extremidade inferior das estimativas anteriores, que variavam entre cerca de 5kg e 1,100 kg por segundo.

O que as medições da Juno significam para a habitabilidade

Este resultado apontaria para uma erosão muito reduzida da superfície. As medições sugerem que ela poderá corresponder a apenas 1.5cm da superfície de Europa por milhão de anos, menos do que se pensava. Assim, Europa perde oxigénio continuamente devido aos processos de captura, sendo apenas libertada da superfície uma pequena quantidade adicional para o repor, que acaba por regressar à própria superfície.

O que significa isto para a possibilidade de albergar vida? Parte do oxigénio retido na superfície poderá alcançar o oceano subterrâneo e alimentar qualquer vida existente. Porém, com base na estimativa do estudo para a perda total de oxigénio, esse valor deverá ser inferior aos 0.3kg-300kg por segundo calculados anteriormente.

Resta saber se a taxa registada em 29 de setembro de 2022 é habitual. Talvez não represente a quantidade global de oxigénio da lua. É possível que a erupção de plumas, a posição orbital e as condições a montante façam, respectivamente, aumentar ou diminuir a taxa em determinados períodos.

A missão Europa Clipper da NASA, com lançamento previsto para o final deste ano, e a missão Juice, que efectuará duas passagens por Europa a caminho da órbita de Ganimedes, poderão aprofundar estas medições e fornecer muito mais informação sobre a habitabilidade de Europa.

Andrew Coates, Professor de Física e Director-Adjunto (Sistema Solar) no Mullard Space Science Laboratory, UCL

Este artigo foi republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.