New Horizons: o primeiro sobrevoo de Plutão

Contexto

Plutão ficou, durante décadas, como um ponto de luz difuso nas melhores imagens de telescópios. Para revelar seu relevo, sua atmosfera e suas luas, foi preciso enviar uma sonda até a fronteira do Sistema Solar. A New Horizons, missão da NASA gerida pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins e conduzida cientificamente pelo Southwest Research Institute (SwRI), foi desenhada para isso: explorar o sistema de Plutão, no Cinturão de Kuiper, além da órbita de Netuno.

O objetivo declarado no catálogo do NSSDC, o arquivo de dados da NASA, era sobrevoar Plutão e sua lua Charon, transmitir imagens e dados à Terra e, depois, seguir para o Cinturão de Kuiper a fim de observar outros objetos. Desde o início, portanto, a missão foi planejada em duas etapas, com um encontro principal e outro, opcional, posterior.

A missão e o lançamento

A New Horizons foi lançada em 19 de janeiro de 2006, às 19h00 UT (14h00 no horário de Nova York), por um foguete Atlas V 551 com terceiro estágio Star 48B, a partir de Cabo Canaveral, nos Estados Unidos. A NASA relata que a viagem até Plutão durou cerca de nove anos e meio e cerca de 3 bilhões de milhas, o equivalente a mais de 4,8 bilhões de quilômetros.

A carga científica reúne o gerador de imagens de longo alcance LORRI, o conjunto Ralph, que inclui a câmera visível MVIC e o espectrômetro de infravermelho próximo LEISA, e o espectrômetro ultravioleta Alice. Há ainda o pacote de plasma e partículas PAM, com os instrumentos SWAP e PEPSSI, o experimento de rádio REX e um contador de poeira construído por estudantes, o SDC. Com essa composição, a sonda podia mapear a superfície, analisar a composição química e estudar a atmosfera e o ambiente de partículas ao redor de Plutão.

O sobrevoo de 14 de julho de 2015

O ponto de maior aproximação ocorreu em 14 de julho de 2015, às 11h48min45s UT, segundo o NSSDC. A sonda passou a cerca de 12.500 quilômetros de Plutão, com velocidade relativa de aproximadamente 11 quilômetros por segundo, e chegou a cerca de 27.000 quilômetros de Charon. As melhores imagens obtidas alcançaram resoluções da ordem de 25 metros por pixel. A NASA descreve o evento como o primeiro sobrevoo de Plutão e de suas luas por uma nave.

Vale registrar uma diferença entre fontes quanto à distância mínima. O catálogo NSSDC fala em cerca de 12.500 quilômetros, e a página de visualização da NASA cita 7.750 milhas, o que equivale a um valor próximo. Já um comunicado do SwRI menciona 13.691 quilômetros, medidos a partir da superfície. Como as fontes se referem a referências diferentes, este texto adota a cifra aproximada do NSSDC e a apresenta como valor aproximado.

O que a sonda encontrou em Plutão

Os dados mostraram um mundo bem mais complexo do que se supunha. A NASA destaca manchas claras e escuras, ligadas a diferenças geológicas, e uma superfície de aparência jovem, com poucas crateras. Entre as feições descritas estão a Sputnik Planitia, que a agência qualifica como a maior geleira de gelo de nitrogênio do Sistema Solar, montanhas de gelo de água, geleiras em movimento e indícios de possíveis criovulcões. A NASA menciona ainda uma atmosfera com camadas de névoa e um processo pelo qual hidrocarbonetos pesados da atmosfera de Plutão são transferidos para Charon.

Um primeiro artigo científico da equipe, publicado em 16 de outubro de 2015, descreveu Plutão como maior e mais rico em gelo do que se esperava antes da missão, com crosta rica em gelo de água e várias camadas de névoa. O trabalho concluiu, em tradução livre, que planetas pequenos podem permanecer ativos bilhões de anos depois de sua formação. Sobre Charon, os autores apontaram extensa renovação da superfície e tectônica extensional, além de um terreno escuro intrigante no polo norte.

As luas e o volume de dados

Segundo o SwRI, a New Horizons obteve as primeiras imagens resolvidas de Nix e Hydra. Nix tem cerca de 54 quilômetros de comprimento e Hydra, cerca de 43 quilômetros, ambas com refletividade superficial bem superior à de Charon. O comunicado afirma que nenhuma lua nova foi descoberta na ocasião. O sistema de Plutão tem, ao todo, cinco luas conhecidas: Charon, Styx, Nix, Kerberos e Hydra, conforme o CNES.

A sonda coletou mais de 50 gigabits de dados no sistema de Plutão, e o SwRI informou que seria preciso quase mais um ano para transmitir tudo à Terra. Em 2017, a NASA divulgou mosaicos globais de Plutão e Charon com resolução de 300 metros por pixel, feitos com as imagens de maior resolução dos instrumentos LORRI e MVIC. O hemisfério sul, ao sul de cerca de 30 graus de latitude, permaneceu na escuridão durante o encontro e não foi mapeado.

Participantes

A missão é da NASA, com gestão do APL e liderança científica do SwRI. O CNES informa que apoia os laboratórios de pesquisa franceses envolvidos e que vários cientistas europeus integram a equipe científica. Como em outras missões de espaço profundo, a operação dependeu ainda de antenas de comunicação em várias partes do mundo, embora as fontes consultadas não detalhem a rede empregada no sobrevoo.

Legado e o que vem depois

Depois de Plutão, a New Horizons sobrevoou o objeto Arrokoth do Cinturão de Kuiper em 1º de janeiro de 2019. A NASA descreve o corpo como alongado, com cerca de 35 quilômetros de ponta a ponta e dois lóbulos distintos, um em forma de lente e outro mais arredondado. A agência informa que a nave continua em operação e coleta dados de heliofísica enquanto segue pelo Sistema Solar externo, e que em outubro de 2024 ela já estava a 60 unidades astronômicas do Sol, o dobro da distância de Plutão no encontro.

O que ainda não se sabe também faz parte do legado. Terrenos ao sul de cerca de 30 graus de latitude não foram mapeados, e as fontes consultadas não explicam em detalhe a origem de cada feição descrita. As fontes usadas aqui divergem em alguns valores, como a massa da nave e a contagem de instrumentos, e por isso esses números foram omitidos.