Cientistas descobrem que um fenômeno terrestre raro, as “estrelas de lago”, pode explicar a origem de uma misteriosa formação em forma de aranha na gelada lua de Júpiter, sugerindo a existência de água líquida acessível.
Introdução: Um Enigma Congelado no Sistema Joviano
Europa, a enigmática lua de Júpiter, tem sido um dos principais alvos na busca por vida extraterrestre, graças ao seu vasto oceano de água líquida escondido sob uma espessa crosta de gelo. Com aproximadamente 3.100 quilômetros de diâmetro, esta lua galileana é ligeiramente menor que a nossa própria Lua, mas esconde segredos que podem revolucionar nossa compreensão sobre a possibilidade de vida além da Terra. As feições na sua superfície são janelas para o interior deste mundo oceânico, e uma das mais intrigantes é uma formação escura em forma de asterisco, apelidada de “aranha”, no centro da cratera Manannán. Por anos, sua origem desafiou os cientistas planetários, gerando debates acalorados na comunidade científica sobre os processos geológicos que moldam a superfície desta lua gelada.
Agora, um novo estudo publicado no The Planetary Science Journal propõe uma solução surpreendente: a “aranha” de Europa, que os pesquisadores nomearam informalmente de Damhán Alla (termo irlandês para “aranha”, mantendo a tradição de nomenclatura celta para feições europeanas), pode ser um análogo em escala gigante das “estrelas de lago”, um fenômeno sazonal observado em lagos congelados na Terra. A pesquisa, liderada por Lauren E. Mc Keown, do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, em colaboração com instituições como o Planetary Science Institute, a Universidade da Califórnia Central, a Universidade Brown e o laboratório PhLAM na França, não apenas resolve um quebra-cabeça astronômico, mas também reforça a ideia de que a crosta de gelo de Europa pode ser um ambiente dinâmico, com potencial para abrigar bolsões de água líquida mais perto da superfície do que se pensava, aumentando dramaticamente as implicações para a astrobiologia e a busca por vida no sistema solar.
A descoberta sugere que processos geofísicos familiares na Terra podem estar moldando paisagens em mundos alienígenas, mesmo sob condições extremas de temperatura, pressão e radiação. Esta conexão entre fenômenos terrestres e extraterrestres demonstra o poder da ciência planetária comparada, onde estudamos nosso próprio planeta como um laboratório natural para entender outros mundos. O trabalho representa um marco importante na preparação para a missão Europa Clipper da NASA, que está programada para chegar ao sistema de Júpiter na década de 2030 e realizar dezenas de sobrevoos próximos de Europa, coletando dados sem precedentes sobre sua composição, estrutura interna e potencial habitabilidade.
O Mistério de Damhán Alla: Uma Aranha Cósmica
A cratera Manannán, com seus 22 quilômetros de diâmetro, é uma cicatriz de impacto relativamente jovem na superfície de Europa, localizada no hemisfério traseiro da lua, em coordenadas aproximadas de 3°N, 240°W. No seu centro, as imagens da sonda Galileo, que orbitou Júpiter entre 1995 e 2003, revelaram uma feição escura e radial, com múltiplos “braços” se estendendo a partir de um ponto central, lembrando uma aranha ou uma estrela de muitas pontas. Esta estrutura, agora chamada Damhán Alla, se destaca contra o gelo circundante mais brilhante, criando um padrão de contraste de albedo que intrigou os cientistas desde sua primeira observação.
A feição foi inicialmente descrita como uma característica “em forma de asterisco bem definida, sem relevo perceptível” dentro da cratera. Esta ausência de relevo topográfico significativo foi um dos primeiros indícios de que Damhán Alla poderia não ser simplesmente um sistema de fraturas, como muitas outras feições lineares observadas em Europa. A hipótese anterior sugeria que Damhán Alla seria uma rede de fraturas no gelo, possivelmente formada por atividade criovulcânica – uma espécie de vulcanismo de gelo – onde plumas de salmoura do oceano subglacial teriam irrompido na superfície, criando rachaduras radiais. Alguns cientistas propuseram que a feição poderia ser resultado de uma erupção explosiva de material do subsolo, similar aos geysers observados em Encélado, outra lua gelada no sistema de Saturno.
No entanto, a morfologia detalhada da feição não se encaixava perfeitamente com a de fraturas típicas observadas em outros locais de Europa. Os “braços” de Damhán Alla não parecem ser rachaduras profundas com paredes elevadas, mas sim áreas de baixo albedo (mais escuras), sem relevo perceptível, o que levou os cientistas a procurar por explicações alternativas. Além disso, a feição está localizada em uma depressão central dentro da cratera, cercada por materiais ondulantes que terminam em formas lobadas, morfologicamente semelhantes aos materiais de impacto derretido observados na cratera Occator no planeta anão Ceres. Esta semelhança geomorfológica sugeriu aos pesquisadores que o impacto que formou Manannán pode ter derretido uma quantidade significativa de gelo, criando condições únicas para a formação de Damhán Alla.
Estrelas de Lago: Beleza Efêmera do Inverno Terrestre
A equipe de pesquisa então voltou seus olhos para a Terra, em busca de análogos que pudessem esclarecer o processo de formação. A resposta foi encontrada em um fenômeno de inverno pouco estudado, mas visualmente impressionante: as “estrelas de lago”. Essas formações dendríticas (em forma de estrela) aparecem em lagos congelados quando a água de baixo do gelo sobe por um buraco e se espalha pela camada de neve ou lama na superfície. Historicamente, estas feições foram mencionadas já em 1845 nos escritos de Henry David Thoreau sobre Walden Pond, em Massachusetts, onde ele descreveu padrões misteriosos que apareciam no gelo durante o inverno.
As estrelas de lago têm sido chamadas por vários nomes ao longo dos anos: “ice octopi” (polvos de gelo), “spring holes” (buracos de nascente), “ice rosettes” (rosetas de gelo) e “dampfloecher” (termo alemão para “buracos de vapor”). Elas variam em escala de poucos centímetros a mais de 100 metros de diâmetro, dependendo do tamanho do lago, da espessura do gelo e das condições ambientais locais. São caracterizadas por um “buraco” central cercado por braços radiais ramificados que se estendem como os tentáculos de um polvo ou os raios de uma estrela.
O processo de formação das estrelas de lago é fascinante e envolve uma interação complexa entre fluxo de fluidos, transferência de calor e propriedades do gelo poroso. Quando um lago congela, a camada de gelo que se forma na superfície pode ter imperfeições ou pontos fracos. Água relativamente mais quente do fundo do lago pode encontrar esses pontos fracos e ser bombeada para cima, seja por diferenças de pressão, convecção térmica ou até mesmo pela atividade biológica que gera calor. Uma vez que a água atinge a superfície do gelo, ela não simplesmente se espalha uniformemente. Em vez disso, ela se infiltra através da camada de neve ou lama que frequentemente cobre o gelo, criando um padrão de fluxo que é governado pelas leis da física de meios porosos.
À medida que a água se infiltra, ela derrete os grãos de gelo e neve, criando canais preferenciais de fluxo. Este processo é energeticamente favorável e resulta em um padrão dendrítico, onde alguns canais crescem mais rapidamente que outros, formando os “braços” principais da estrela. Ramificações secundárias e terciárias podem se desenvolver, criando estruturas cada vez mais complexas. O padrão dendrítico é reminiscente de outros fenômenos de crescimento e formação de padrões na natureza, como os padrões de Lichtenberg criados por raios, as figuras de Hele-Shaw em fluidos viscosos, e até mesmo os padrões de crescimento de cristais de neve. Eventualmente, o sistema congela novamente, preservando o padrão. O gelo mais claro que derreteu e recongelou forma o padrão de “estrela”, enquanto o gelo ao redor permanece mais opaco, criando o contraste visual característico.
Observações de Campo: Desvendando o Fenômeno no Colorado
Para entender melhor as estrelas de lago e testar sua relevância para Europa, a equipe de pesquisa realizou observações de campo em dois locais no Colorado: Maggie Pond e Ollie’s Pond, em Breckenridge, durante o período de 19 a 25 de novembro de 2022. Estas datas foram estrategicamente escolhidas para coincidir com o início do inverno, quando as condições são ideais para a formação de estrelas de lago. As temperaturas durante as observações variaram de -19°C a -1°C, proporcionando um ambiente natural para estudar o fenômeno em diferentes estágios de desenvolvimento.
Em Maggie Pond, a equipe observou um grupo de cinco estrelas de lago bem desenvolvidas, com diâmetros de aproximadamente 2 metros, localizadas na borda do lago onde o gelo era mais fino e a água derretida estava mais próxima da superfície. As estrelas estavam espaçadas a distâncias aproximadamente equivalentes umas das outras, seguindo a curvatura da borda do lago em direção a uma área de gelo exposto. Esta distribuição espacial sugere que as estrelas de lago são influenciadas por condições ambientais locais, como a espessura do gelo, a profundidade da água e a presença de fontes de calor subaquáticas.
Além das estrelas dendríticas bem desenvolvidas, a equipe também observou várias outras morfologias. Mais a leste, ao lado do banco de um edifício, foram observadas “protostars” (proto-estrelas) – estrelas de lago que tinham buracos centrais e, em alguns casos, braços de primeira ordem, mas ainda não haviam desenvolvido a estrutura dendrítica completa. Estas feições estavam mais próximas umas das outras e menos desenvolvidas quando menores e mais próximas. Ao longo de outra seção da borda derretida do lago, foram observados “tendrils” (gavinhas) – braços individuais crescendo para dentro da borda do lago, sem um buraco central bem definido.
Em Ollie’s Pond, a equipe observou múltiplas estrelas de lago com morfologias mistas que pareciam menos dendríticas, com ordens de ramificação mais baixas. Algumas estrelas tinham uma morfologia mais linear, enquanto outras eram mais “star-like” (em forma de estrela). Ao longo de uma seção da borda derretida do lago, foram observados “tendrils” ou braços individuais crescendo para dentro da borda do lago. Enquanto algumas áreas de água podiam ser vistas mais em direção ao centro do lago, a maior parte estava coberta de neve, dificultando a visibilidade e tornando incerto se havia estrelas de lago enterradas sob a neve.
Uma observação particularmente interessante foi que, em Ollie’s Pond, muitas estrelas de lago podiam ser vistas sob camadas de gelo, às vezes ocorrendo em várias camadas, o que foi notado preservar sua longevidade. As temperaturas locais durante a observação variaram de um mínimo de -19°C a -1°C. Algumas estrelas exibiam linhas de fluxo de Darcy, indicando fluxo de água através dos poros do gelo. Esta observação foi crucial, pois confirmou que o mecanismo de formação envolve fluxo poroso, não apenas derretimento superficial.
Experimentos de Laboratório: Recriando Europa na Terra
Seguindo as observações de campo, a equipe realizou experimentos controlados de laboratório no Jet Propulsion Laboratory da NASA, usando uma caixa de luvas resfriada a nitrogênio líquido para simular as temperaturas gélidas de Europa. O objetivo era investigar se padrões semelhantes a estrelas de lago poderiam se formar em simulante de gelo granular de Europa sob regimes de temperatura mais baixa esperados após um impacto, e também explorar como a morfologia e o tempo de formação variam com diferentes condições ambientais.
A equipe produziu dois tamanhos principais de simulante de gelo granular. O simulante de grão fino, com diâmetro médio de 36 micrômetros, foi desenvolvido usando uma metodologia que envolve atomização ultrassônica de gotículas de água em um banho de nitrogênio líquido. O simulante de grão grosso, com diâmetro médio de 194 micrômetros para amostras de 2,3% em peso de sal e 270 micrômetros para amostras não-salinas, foi produzido usando um processo baseado no conceito de congelamento rápido de nitrogênio líquido atomizado. Estes tamanhos de grão foram escolhidos para representar a distribuição de tamanho de grão de Europa, que se acredita ser composta de gelo granular com grãos variando de dezenas a centenas de micrômetros.
Os experimentos foram realizados em uma caixa de luvas resfriada a nitrogênio líquido, onde a temperatura ambiente podia ser controlada de 0°C a -80°C. Uma bandeja de metal foi coberta com uma camada de alguns milímetros de gelo granular de grão fino, que foi então suavemente nivelada. Um termômetro infravermelho foi usado para medir a temperatura do recipiente, do gelo e da água sem perturbar a superfície, enquanto um painel de controle na caixa de luvas monitorava a temperatura ambiente interna.
Uma vez que as condições de temperatura desejadas foram alcançadas, água líquida foi rapidamente injetada no mesmo local central continuamente, espremendo a garrafa de lavagem com seu bico colocado logo acima da superfície de gelo granular. Para cada experimento, o volume de água usado foi registrado, e a morfologia e o tempo de crescimento das feições que se formaram foram capturados com vídeo e fotos, e analisados posteriormente. O volume de água usado foi registrado despejando o volume inicial de água em um cilindro graduado e subtraindo este volume, repetindo com o volume final e subtraindo. Os braços de cada feição produzida foram contados por ordem de ramificação usando o método de ordenação de fluxo de Strahler, e o tempo de formação foi determinado usando carimbos de tempo de vídeo.
Os resultados foram notáveis. Padrões em forma de estrela, muito semelhantes às estrelas de lago observadas na natureza e a Damhán Alla em Europa, se formaram no simulante de gelo granular sob uma variedade de condições. Para o gelo granular não-salino, padrões “lab star” (estrelas de laboratório) se desenvolveram em todos os casos, mesmo para gelo granular a temperaturas de 5°C a 10°C abaixo do ponto de congelamento. Estes padrões exibiam morfologias dendríticas claras, com múltiplas ordens de ramificação, muito semelhantes às estrelas de lago naturais.
Para o gelo granular salino (2,3% em peso de sal, aproximando-se da salinidade esperada da salmoura de Europa), os padrões observados eram menos pronunciados e derretiam e recongelavam mais rápido do que as amostras não-salinas. Isto é consistente com as propriedades físicas da salmoura, que tem um ponto de congelamento mais baixo e uma condutividade térmica diferente do gelo puro. Para o simulante de gelo fino (36 micrômetros), os padrões eram menos dendríticos e mais em forma de asterisco, com menos ramificações de ordem superior.
Um resultado particularmente importante foi que, para o gelo granular fino (menos de 20 micrômetros), que está pelo menos tão fino quanto o limite inferior do nosso termômetro, e devido a estarmos executando estes testes diretamente após o congelamento rápido com nitrogênio líquido, nosso estimativa estava em torno de -100°C. Nesta temperatura extremamente baixa, observamos canais dendríticos menos pronunciados, mas ainda assim formação de padrões em forma de estrela. Estes padrões se formaram muito rapidamente e congelaram quase imediatamente, preservando a morfologia.
A Nova Hipótese: De Lagos na Terra a Cráteras em Europa
Com base nas observações de campo, nos experimentos de laboratório e na análise geomorfológica detalhada de Damhán Alla, a equipe propõe um novo mecanismo de formação em várias etapas. O processo começa com o impacto que criou a cratera Manannán. A energia do impacto, estimada em várias ordens de magnitude acima da energia necessária para derreter gelo, teria derretido uma grande quantidade de gelo superficial, criando uma mistura de gelo, água líquida, sal e silicatos que não foram derretidos porque a energia do impacto foi muito baixa.
Esta mistura, conhecida como “slurry” de impacto, teria fluído ao redor do interior da cratera como uma lama de gelo derretido e água misturada com sais e silicatos. Ao longo de dezenas de milhares de anos (estimados em cerca de 100.000 anos), essa salmoura teria migrado através da crosta porosa de gelo e se acumulado em um reservatório, ou “lente” de salmoura, a alguns quilômetros abaixo da superfície. Este processo de migração de salmoura é impulsionado por gradientes de pressão e temperatura na crosta de gelo.
Com o tempo, este reservatório subterrâneo começou a esfriar e a congelar. Como a água se expande ao congelar (aumentando seu volume em aproximadamente 9%), a pressão dentro do reservatório aumentou drasticamente. Este processo de pressurização é análogo ao que ocorre em sistemas hidrotermais na Terra, onde a água aquecida sob pressão pode eventualmente romper a rocha sobrejacente. Eventualmente, a pressão se tornou tão grande que fraturou a crosta de gelo sobrejacente, forçando a salmoura a irromper violentamente na superfície.
Uma vez na superfície, a salmoura líquida não teria simplesmente congelado instantaneamente. Em vez disso, ela teria se espalhado através de uma camada porosa de gelo granular e detritos depositados pelo impacto – um ambiente muito semelhante à camada de neve sobre um lago congelado na Terra. Assim como nas estrelas de lago, a interação entre o fluxo da salmoura e as propriedades térmicas do gelo poroso teria criado o padrão dendrítico característico através de um processo de instabilidade de fluxo em meio poroso, governado pela equação de Darcy.
A salmoura, mais escura que o gelo puro devido ao seu conteúdo de sal e possivelmente material orgânico, formou os “braços” da aranha. Quando o sistema finalmente recongelou, estes braços escuros foram preservados como feições de baixo albedo, criando o padrão que observamos hoje. A redução local na porosidade quando a salmoura se espalhou na camada de baixa porosidade da superfície, combinada com a alta salinidade das salmouras quando elas irrompem, poderia explicar o baixo albedo das feições semelhantes a aranhas em comparação com o gelo ao redor.
Modelagem de Reservatórios de Salmoura: Quantificando o Processo
Para testar a viabilidade física da hipótese proposta, a equipe realizou modelagem numérica usando o software CryoFRIES (Cryoreservoir FReez-ing-Induced Eruption Simulation), desenvolvido por Elodie Lesage e colaboradores. Este software permite a simulação de congelamento, pressurização, deformação viscoelástica e erupção de reservatórios de salmoura embutidos em crostas de gelo, e pode ser usado para relacionar as características do reservatório fonte (profundidade, tamanho e volume) ao volume eruptado e ao tempo de congelamento crítico necessário para desencadear uma erupção.
A equipe fez um cálculo de primeira ordem do volume de fluido que poderia ter resultado na formação de Damhán Alla, a fim de restringir o potencial de profundidade do reservatório. A partir das medições geomorfológicas da feição em Europa, assumiu-se que a salmoura eruptada se espalhou em uma elipse de eixos de 2,3 km e 1,3 km, correspondendo a uma área de aproximadamente 10⁷ metros quadrados. A espessura da camada porosa na qual a salmoura se espalhou foi estimada entre 1 metro e 1 quilômetro, fornecendo uma faixa de volumes possíveis.
Usando o CryoFRIES, a equipe calculou o volume de fluxo que poderia resultar da erupção de um reservatório em função de seu raio e profundidade abaixo da superfície. Os resultados mostraram que um reservatório de salmoura com raio entre 500 metros e 20 quilômetros, localizado a uma profundidade máxima de aproximadamente 6 quilômetros abaixo da superfície, poderia fornecer as condições de subsuperfície compatíveis no momento do posicionamento de Damhán Alla.
A equipe também plotou o tempo de congelamento necessário para desencadear a erupção destes reservatórios. Os resultados indicaram que o tempo de congelamento varia de alguns meses a alguns milhares de anos, dependendo do tamanho e profundidade do reservatório. O reservatório de salmoura tem uma extensão horizontal 10 vezes maior que a vertical para ser consistente com a forma de tigela de uma bolsa de impacto derretido, conforme proposto por Steinbrügge e colaboradores.
Implicações Científicas e a Busca por Vida
A confirmação de que Damhán Alla pode ter se formado a partir de uma erupção de salmoura tem implicações profundas para a habitabilidade de Europa. A existência de reservatórios de água líquida rasa na crosta de gelo, em vez de apenas no oceano profundo a dezenas de quilômetros abaixo da superfície, torna esses ambientes muito mais acessíveis para futuras missões de exploração. Se a vida existe em Europa, ela poderia estar presente nesses bolsões de salmoura, que podem ser periodicamente trazidos à superfície por processos como o que formou Damhán Alla.
Isso significa que futuras missões, como a Europa Clipper da NASA, que está programada para ser lançada em outubro de 2024 e chegar ao sistema de Júpiter em abril de 2030, poderiam potencialmente amostrar material biologicamente interessante sem a necessidade de perfurar quilômetros de gelo. A sonda realizará cerca de 50 sobrevoos próximos de Europa, coletando dados detalhados sobre a composição da superfície, a estrutura interna, o campo magnético e a atividade geológica da lua. Com seus instrumentos de alta resolução, incluindo câmeras capazes de resolver feições de até 0,5 metros, espectrômetros para análise de composição e radar para sondar o subsolo, a Europa Clipper poderá confirmar a natureza de Damhán Alla e procurar outras feições semelhantes.
A descoberta de um processo geofísico ativo que conecta o interior da crosta de gelo à superfície é um passo crucial para entender o potencial de Europa como um mundo habitável. Os requisitos fundamentais para a vida como a conhecemos são água líquida, elementos químicos essenciais (carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre), e uma fonte de energia. Europa claramente possui água líquida em abundância. A presença de sais e possivelmente compostos orgânicos na salmoura que formou Damhán Alla sugere que os elementos químicos necessários também estão presentes. A fonte de energia poderia vir de várias fontes, incluindo aquecimento de maré (causado pela interação gravitacional com Júpiter), reações químicas entre a água e as rochas no fundo do oceano, e possivelmente até mesmo radiólise (quebra de moléculas pela radiação intensa de Júpiter).
Conclusão: Uma Nova Perspectiva sobre Mundos Oceânicos
A misteriosa “aranha” na cratera Manannán de Europa encontrou uma explicação plausível em um fenômeno terrestre, as “estrelas de lago”. A nova pesquisa, apoiada por observações de campo, experimentos de laboratório rigorosos e modelagem numérica sofisticada, sugere que a erupção de um reservatório de salmoura subsuperficial criou a feição, um processo que tem implicações significativas para a presença de água líquida acessível e a potencial habitabilidade da lua gelada.
Damhán Alla serve como um lembrete fascinante de que os processos físicos que moldam nosso mundo podem operar de maneiras semelhantes em ambientes extraterrestres, mesmo que em escalas e condições muito diferentes. A conexão entre as estrelas de lago na Terra e a aranha em Europa demonstra o poder da ciência planetária comparada e a importância de estudar fenômenos terrestres, mesmo aqueles que são raros ou pouco conhecidos, para entender outros mundos.
Enquanto aguardamos a chegada da missão Europa Clipper, esta descoberta nos dá uma nova perspectiva sobre o que procurar e como interpretar os dados que ela enviará. A solução para um dos enigmas de Europa pode ter estado aqui na Terra o tempo todo, escondida na beleza efêmera de um lago congelado no inverno. Esta pesquisa não apenas resolve um mistério específico, mas também abre novas avenidas de investigação sobre a dinâmica da crosta de gelo de Europa, os processos de troca entre o oceano subsuperficial e a superfície, e as condições que poderiam suportar vida em mundos oceânicos gelados em todo o universo.
FAQ – Perguntas Frequentes sobre a Descoberta da “Aranha” em Europa
1. O que é Damhán Alla e onde está localizada?
Damhán Alla (termo irlandês para “aranha”) é o nome informal dado a uma intrigante formação em forma de asterisco localizada no centro da cratera Manannán, na lua Europa de Júpiter. Esta feição, com aproximadamente 3 a 5 quilômetros de extensão, está situada no hemisfério traseiro de Europa, nas coordenadas 3°N, 240°W. A formação foi inicialmente observada pela sonda Galileo da NASA e se destaca como uma área escura com múltiplos “braços” radiais que se estendem de um ponto central, lembrando uma aranha ou estrela de muitas pontas. Diferentemente de outras feições lineares em Europa, Damhán Alla não apresenta relevo topográfico significativo, sendo principalmente um padrão de contraste de albedo (diferença de brilho) na superfície gelada.
2. O que são “estrelas de lago” e como elas se formam na Terra?
Estrelas de lago são fenômenos naturais fascinantes que ocorrem em lagos congelados durante o inverno. Também conhecidas como “ice octopi” (polvos de gelo), “spring holes” (buracos de nascente) ou “ice rosettes” (rosetas de gelo), estas formações aparecem quando água relativamente mais quente do fundo do lago sobe através de um buraco no gelo e se espalha pela camada de neve ou lama na superfície. O processo envolve uma interação complexa entre fluxo de fluidos e transferência de calor: a água derrete os grãos de gelo e neve, criando canais preferenciais que formam um padrão dendrítico (ramificado) em forma de estrela. Quando o sistema congela novamente, o gelo mais claro que derreteu e recongelou forma o padrão visível, contrastando com o gelo opaco ao redor. Estas feições variam em tamanho de poucos centímetros a mais de 100 metros de diâmetro e foram documentadas desde 1845 nos escritos de Henry David Thoreau.
3. Como os cientistas conectaram as estrelas de lago terrestres com a formação em Europa?
A conexão foi estabelecida através de uma combinação de análise geomorfológica, observações de campo e experimentos de laboratório. Os pesquisadores notaram que a morfologia de Damhán Alla era notavelmente similar às estrelas de lago terrestres, ambas apresentando padrões radiais dendríticos sem relevo topográfico significativo. Para testar essa hipótese, a equipe realizou observações de campo em lagos congelados no Colorado (Maggie Pond e Ollie’s Pond) durante o inverno de 2022, documentando a formação e as características das estrelas de lago em condições naturais. Em seguida, conduziram experimentos controlados no Jet Propulsion Laboratory da NASA, usando uma caixa de luvas resfriada a nitrogênio líquido para simular as temperaturas extremas de Europa (até -80°C). Os experimentos demonstraram que padrões similares a estrelas de lago podem se formar em simulante de gelo granular de Europa, confirmando que o mecanismo físico é viável sob condições extraterrestres.
4. Qual é a nova hipótese para a formação de Damhán Alla?
A nova hipótese propõe um processo de formação em múltiplas etapas que começa com o impacto que criou a cratera Manannán há milhares de anos. A energia do impacto derreteu parcialmente o gelo superficial, criando uma mistura de gelo, água líquida e sais. Ao longo de aproximadamente 100.000 anos, essa salmoura migrou através da crosta porosa e se acumulou em um reservatório subsuperficial a alguns quilômetros de profundidade. À medida que este reservatório esfriava e congelava, a expansão da água ao congelar gerou uma pressão interna crescente. Eventualmente, a pressão se tornou suficiente para fraturar o gelo sobrejacente, forçando a salmoura a irromper violentamente na superfície. Uma vez na superfície, a salmoura se espalhou através de uma camada porosa de gelo granular depositado pelo impacto, criando o padrão dendrítico característico através de um processo de fluxo em meio poroso, similar ao que forma as estrelas de lago na Terra. A salmoura mais escura formou os “braços” da aranha, que foram preservados quando o sistema recongelou.
5. Por que esta descoberta é importante para a busca por vida extraterrestre?
Esta descoberta tem implicações profundas para a astrobiologia porque sugere a existência de reservatórios de água líquida relativamente rasos na crosta de gelo de Europa, em vez de apenas no oceano profundo a dezenas de quilômetros abaixo da superfície. Se Damhán Alla realmente se formou a partir de uma erupção de salmoura, isso significa que água líquida do subsolo pode ser trazida periodicamente à superfície ou próximo dela, tornando esses ambientes muito mais acessíveis para futuras missões de exploração. A vida, se existir em Europa, poderia estar presente nesses bolsões de salmoura, e material biologicamente interessante poderia ser amostrado sem a necessidade de perfurar quilômetros de gelo. Além disso, a descoberta confirma que Europa é um mundo geologicamente ativo, com processos dinâmicos conectando o interior ao exterior, o que é favorável para a manutenção de ambientes habitáveis ao longo do tempo geológico.
6. Damhán Alla é uma rede de fraturas ou rachaduras no gelo?
Não necessariamente. Embora a hipótese anterior sugerisse que Damhán Alla fosse um sistema de fraturas, a nova análise geomorfológica indica que outras interpretações são igualmente prováveis. A feição não apresenta o relevo topográfico típico de fraturas profundas com paredes elevadas. Em vez disso, os “braços” de Damhán Alla parecem ser principalmente áreas de baixo albedo (mais escuras) sem relevo perceptível, o que é mais consistente com um padrão de contraste de material na superfície. A nova hipótese propõe que a feição se formou pelo espalhamento de salmoura escura através de uma camada porosa de gelo, similar ao processo que cria as estrelas de lago na Terra. Embora o fraturamento do gelo sobrejacente tenha sido necessário para permitir a erupção inicial da salmoura, o padrão radial visível pode não ser composto de fraturas abertas, mas sim de material de salmoura que se infiltrou e escureceu o gelo poroso.
7. Como os experimentos de laboratório confirmaram a hipótese?
Os experimentos realizados no Jet Propulsion Laboratory da NASA foram cruciais para validar a hipótese. A equipe usou uma caixa de luvas resfriada a nitrogênio líquido para simular as temperaturas extremas de Europa, variando de 0°C a -80°C. Eles produziram simulante de gelo granular de Europa em dois tamanhos de grão (fino: 36 micrômetros; grosso: 194-270 micrômetros) para representar a distribuição de tamanho de grão esperada na lua. Em cada experimento, água líquida foi injetada rapidamente no centro de uma camada de gelo granular, e a formação de padrões foi registrada em vídeo. Os resultados foram notáveis: padrões em forma de estrela, muito semelhantes às estrelas de lago naturais e a Damhán Alla, se formaram consistentemente sob uma variedade de condições. Mesmo em temperaturas extremamente baixas (estimadas em -100°C) e com gelo granular fino, padrões dendríticos ainda se desenvolveram, confirmando que o mecanismo físico é robusto e viável sob as condições esperadas em Europa após um impacto.
8. Qual é a diferença entre Damhán Alla e as “aranhas” de Marte?
Embora ambas as feições sejam chamadas de “aranhas” devido à sua aparência radial, elas são fundamentalmente diferentes em natureza e mecanismo de formação. As aranhas marcianas são características de topografia negativa (depressões) formadas pela sublimação basal de gelo de dióxido de carbono (CO₂) sazonal e a consequente erosão do regolito marciano por gás de alta velocidade. Elas são essencialmente redes de canais dendríticos escavados no solo. Em contraste, Damhán Alla e as estrelas de lago terrestres são padrões de contraste de albedo (diferença de brilho) sem relevo topográfico significativo, formados pelo espalhamento de água líquida através de uma camada porosa de gelo. Apesar das diferenças nos mecanismos, ambas as feições compartilham uma característica comum: são padrões que surgem de um gradiente físico no sistema (térmico, de pressão ou de fluxo) que desencadeia uma instabilidade, resultando em um espalhamento energeticamente favorável em forma dendrítica.
9. O que a missão Europa Clipper poderá descobrir sobre Damhán Alla?
A missão Europa Clipper da NASA, programada para chegar ao sistema de Júpiter em 2030, será fundamental para confirmar ou refutar a nova hipótese sobre Damhán Alla. A sonda está equipada com um conjunto sofisticado de instrumentos que incluem câmeras de alta resolução capazes de resolver feições de até 0,5 metros, espectrômetros para análise detalhada da composição química da superfície, e radar de penetração no gelo para sondar a estrutura subsuperficial. Com esses instrumentos, a Europa Clipper poderá: (1) obter imagens de altíssima resolução de Damhán Alla para revelar detalhes morfológicos finos; (2) determinar a composição química dos “braços” escuros da aranha, identificando sais, compostos orgânicos ou outros materiais que possam ter sido trazidos do subsolo; (3) usar o radar para investigar a estrutura subsuperficial abaixo de Damhán Alla, possivelmente detectando o reservatório de salmoura fonte; e (4) procurar outras feições semelhantes a aranhas em Europa, estabelecendo se este é um processo comum ou raro na lua gelada.
10. Existem outras feições semelhantes em Europa ou em outras luas geladas?
Até o momento, Damhán Alla é uma das feições mais distintivas em forma de aranha identificadas em Europa, embora a resolução limitada das imagens da Galileo (20-100 metros por pixel na região de Manannán) possa ter impedido a detecção de feições menores ou menos contrastantes. A missão Europa Clipper, com sua capacidade de imageamento de alta resolução, provavelmente revelará se existem outras “aranhas” semelhantes em diferentes locais da lua. Em relação a outras luas geladas do sistema solar, não há relatos de feições exatamente análogas a Damhán Alla. No entanto, outras luas como Encélado (lua de Saturno) e Tritão (lua de Netuno) apresentam evidências de atividade criovulcânica e erupções de material do subsolo, sugerindo que processos similares de migração e erupção de fluidos podem ocorrer em diversos mundos oceânicos gelados. A identificação de Damhán Alla como um possível análogo das estrelas de lago terrestres fornece um novo tipo de feição para os cientistas procurarem em futuras missões de exploração.
Referências:
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