A exploração espacial está prestes a dar um passo histórico com o lançamento da missão Martian Moons eXploration (MMX), idealizada para ser a primeira espaçonave a retornar à Terra vinda da órbita de Marte carregando os primeiros materiais do sistema do Planeta Vermelho. A jornada tem o objetivo de investigar a origem das luas marcianas Fobos e Deimos, incluindo um pouso arriscado na superfície de Fobos para recolher amostras e buscar pistas sobre a formação do sistema solar ocorrida há bilhões de anos.
A decolagem da MMX está marcada para acontecer a bordo de um fuguete H3 a partir do Centro Espacial Tanegashima, no Japão, em uma segunda-feira, dia 19 de outubro, às 15h41 EDT (1941 GMT; 4h41 do dia 20 de outubro no horário local japonês). Após uma viagem de 10 meses até Marte, a sonda passará cerca de três anos estudando Fobos, período que incluirá a liberação de um rover e um pouso para a coleta de material. Em seguida, a operação seguirá para Deimos com uma série de sobrevoos antes de iniciar o retorno à Terra em novembro de 2030, com previsão de pouso da cápsula na Austrália em 2031, caso tudo ocorra conforme o planejado.
Arquitetura da espaçonave e cooperação internacional
O equipamento é composto por três módulos principais e um pequeno rover. Após a separação do veículo de lançamento H3, um módulo de propulsão fornece o impulso necessário para direcionar a MMX rumo a Marte. O módulo principal de exploração carrega o rover IDEFIX — do tamanho de um forno de micro-ondas — e a maioria dos instrumentos científicos, enquanto o módulo de retorno abriga a cápsula de coleta.
A construção dos três módulos principais foi realizada pela japonesa Mitsubishi Electric, enquanto a agência espacial francesa CNES (Centre National d’Études Spatiales) e a alemã DLR (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt) desenvolveram conjuntamente o IDEFIX. O pequeno rover recebeu esse nome em homenagem ao cãozinho da história em quadrinhos francesa “Asterix”, publicada na década de 1960, fazendo referência ao primeiro satélite francês, Astérix, lançado em 1965.
O IDEFIX conta com um conjunto de câmeras, além do Espectrômetro Raman para MMX (RAX) e de instrumentos radiômetros miniaturizados (miniRAD), que servirão para analisar a composição e a temperatura da superfície de Fobos.
A maior parte dos instrumentos científicos fica no módulo de exploração, como o dispositivo MEGANE (pronunciado “meh-gah-nay”), um espectrômetro de raios gama e nêutrons construído pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (APL), e o instrumento MIRS (MMX InfraRed Spectrometer), da França.
O módulo de exploração também acomoda a câmera de zoom panorâmico TENGOO (TElescopic Nadir imager for GeOmOrphology), construída no Japão, a câmera multiespectral de grande angular OROCHI (Optical RadiOmeter composed of CHromatic Imagers), o altímetro a laser (LIDAR) e o Analisador de Espectro de Massa (MSA). Já o módulo de retorno transporta o Monitor de Poeira Circunmarciana (CMDM) e o Monitor do Ambiente de Radiação Interplanetária (IREM).
Cronograma e operações em Marte
A chegada da MMX à órbita de Marte ocorrerá em agosto de 2027. Nesse momento, a sonda descartará o módulo de propulsão e entrará em uma órbita quase satélite (QSO) ao redor de Fobos, permitindo voar em formação com a pequena lua com tamanho de asteroide enquanto ambas orbitam o Planeta Vermelho.
Nos primeiros meses no sistema marciano, a sonda observará Fobos de diferentes altitudes, utilizando as câmeras TENGOO e OROCHI, o LIDAR e o MSA para mapear o terreno, estudar a composição e selecionar possíveis locais de pouso.
O rover IDEFIX será liberado no final de 2028 ou início de 2029, durante o primeiro de dois ensaios de pouso da MMX, a cerca de 130 pés (40 metros) de altitude sobre Fobos. Devido à gravidade extremamente baixa da lua, que possui 14 milhas (22 quilômetros) de largura, o robô poderá cair livremente até a superfície sem sofrer danos, endireitar-se após alguns saltos e iniciar a exploração para reunir dados sobre o terreno e as condições da superfície.
A coleta de amostras poderá começar já em dezembro de 2028, segundo informou Lindsay Hays, diretora interina da Divisão de Ciência Planetária da NASA, durante um briefing da missão realizado em 15 de outubro. A espaçonave tentará dois pousos de coleta, com os módulos de exploração e retorno descendo e voltando à órbita como um único veículo. Na superfície de Fobos, dois mecanismos distintos — o Mecanismo de Amostragem por Broca (amostrador C) e o Mecanismo de Amostragem Pneumática (amostrador P) — vão extrair e recolher pelo menos 10 gramas (0,35 onças) de material para armazenamento dentro da cápsula de retorno antes que a MMX decole novamente para a órbita. Após o primeiro toque e coleta, a sonda retornará à QSO próxima a Fobos antes de descer para um segundo local de pouso para uma tentativa semelhante e posterior retorno à órbita.
Após cerca de três anos dedicados a Fobos, a MMX encerrará as observações na lua e fará a transição para uma órbita ressonante mais alta ao redor de Marte em 2030. Essa trajetória cruzará repetidamente o caminho de Deimos para uma série de sobrevoos, permitindo coletar e comparar dados com as observações de Fobos para investigar as origens das luas.
No final de 2030, o módulo de exploração se separará, deixando o módulo de retorno acionar seu motor para escapar da influência gravitacional marciana e iniciar uma jornada de oito meses de volta à Terra com as amostras coletadas. Conforme a MMX se aproximar da Terra em 2031, a cápsula de retorno de amostras se separará e entrará na atmosfera para um pouso direcionado de paraquedas na região de Woomera, na Austrália, onde o conteúdo será recuperado para análises laboratoriais conduzidas pelo Japão e seus parceiros de missão.
O grande mistério da origem das luas
Os materiais coletados e os dados obtidos pela MMX podem revelar informações cruciais sobre a composição e a geografia das luas e, sobretudo, sobre como elas surgiram. Atualmente, existem duas principais teorias para a origem de Fobos e Deimos, cada uma apontando para caminhos muito diferentes da história marciana antiga.
“Phobos and Deimos are interesting, but not just in their own right. Their presence is a key piece of the larger story of the Mars system”, afirmou Tom Statler, executivo do programa MMX e cientista da Divisão de Ciência Planetária da NASA, durante o briefing de 15 de outubro. “By uncovering the moons’ origin, we’ll gain new insights into the history of both Mars and Earth, especially those events that shaped both planets billions of years ago and helped create the worlds we see today.”
Tanto Fobos quanto Deimos são relativamente pequenos, possuem formatos irregulares e apresentam semelhanças e características espectrais com asteroides primitivos do tipo D, corpos antigos que preservam materiais datados da formação do sistema solar, há cerca de 4,6 bilhões de anos. Essas semelhanças indicam que Fobos e Deimos podem ter se formado em outro local do sistema solar e sido capturados posteriormente pela gravidade de Marte.
Contudo, as órbitas quase circulares e alinhadas ao equador ao redor do Planeta Vermelho complicam essa teoria. Cientistas apontam que um asteroide capturado teria muito mais probabilidade de entrar em uma órbita alongada e inclinada, seguindo a direção e a velocidade de sua aproximação original.
Uma hipótese concorrente apresenta uma narrativa mais violenta, mas conhecida: uma colossal colisão com o antigo Marte teria lançado material para a órbita, formando um disco de detritos a partir do qual as duas luas se uniram. Esse processo, semelhante à formação da Lua da Terra, explicaria as órbitas circulares e equatoriais.
As evidências geológicas e orbitais contraditórias coletadas até o momento impedem os cientistas de confirmarem uma hipótese em detrimento da outra, lacuna que a missão MMX pretende preencher.
“It’s two totally different lines of evidence that point in two different directions. That’s what makes it an interesting puzzle”, destacou Statler, acrescentando que também existem propostas de cenários híbridos combinando as duas teorias básicas. “There’s all kinds of different ways, all kinds of different combinations of those two basic scenarios. But that’s the puzzle from the start, the two seemingly contradictory lines of evidence that are pointing us to what … the real history was, but we don’t know what it is yet.”
A ciência por trás dos instrumentos
Cada teoria sobre a origem das luas prevê características químicas distintas para as superfícies. Supostamente, asteroides capturados preservariam assinaturas químicas de materiais de outras regiões do sistema solar, sendo potencialmente ricos em elementos voláteis como o hidrogênio. Já luas formadas por impacto planetário conteriam uma mistura de Marte e de material de impacto, alterada pelo calor intenso de uma colisão violenta.
Descobrir qual cenário é o mais provável revelará se Marte passou por uma colisão massiva formadora de lua ou se adquiriu seus satélites naturais de outro ponto do sistema solar primitivo. Qualquer uma das respostas trará novos conhecimentos sobre a evolução do planeta e os eventos que moldaram planetas rochosos como a Terra há bilhões de anos.
“At this point, we know nothing about the composition of Phobos”, apontou David Lawrence, investigador principal do MEGANE no APL, durante o briefing. “We have information about mineralogy, but no elemental composition. And so, elements are really a key way to get at some of these foundational questions.”
O conjunto científico da MMX foi calibrado para obter essas respostas. As câmeras e sensores dos instrumentos TENGOO, OROCHI e LIDAR mapearão o terreno, as características geológicas e as variações de materiais superficiais de Fobos a partir da órbita. O MIRS complementará as medições detectando e classificando minerais de superfície e buscando compostos orgânicos para diferenciar a origem entre asteroide ou fragmento antigo de Marte.
O espectrômetro RAX e o miniRAD, instalados no IDEFIX, examinarão a mineralogia de superfície e as propriedades térmicas de perto. Já o instrumento MEGANE medirá a composição elemental de Fobos por meio de espectroscopia de raios gama e nêutrons, escaneando dezenas de centímetros abaixo da superfície em busca de elementos voláteis. Altas concentrações de hidrogênio, cloro, sódio e potássio favorecem a hipótese de captura por asteroide, enquanto menores concentrações apontam para o calor e a deterioração química de um impacto planetário.
“In Japanese, ‘megane’ means eyeglasses”, comentou Lawrence. “So we like to think of MEGANE as being an instrument that will look at Phobos with gamma ray and neutron glasses.”
Em comparação com as amostras físicas trazidas à Terra, os dados do MEGANE ajudarão a definir se a depleção de voláteis reflete o calor intenso pós-impacto ou bilhões de anos de erosão espacial. Simultaneamente, o MSA medirá partículas carregadas ao redor de Fobos, investigando gelo subterrâneo, o impacto dos ventos solares e partículas atmosféricas de Marte. O CMDM medirá a poeira marciana, incluindo detritos ejetados das luas por impactos.
As observações comparativas de Deimos após a saída de Fobos ajudarão a determinar se as luas compartilham composições semelhantes e uma origem comum. Na Terra, análises laboratoriais precisas — incluindo testes isotópicos que medem diferenças na constituição atômica — permitirão comparar impressões digitais químicas com rochas marcianas e materiais de asteroides. Cientistas da JAXA (Agência de Exploração Aeroespacial do Japão) acreditam que parte do material coletado pode até ser originário do próprio Marte, depositado em Fobos após impactos antigos de asteroides.
Parceria global
A liderança da JAXA na missão conta com parcerias interinstitucionais com a NASA e a Agência Espacial Europeia (ESA), que fornecem hardware e suporte de comunicação por meio das redes Deep Space e Estrack. A participação da NASA inclui o instrumento MEGANE, o amostrador P construído pela Honeybee Robotics e um investimento de aproximadamente US$ 87 milhões até o fim da missão.
A agência americana financia cientistas dos Estados Unidos na equipe da MMX que, ao lado de especialistas em astromateriais, “be fully involved in the examination and scientific analysis of the Phobos samples when they are delivered to Earth”, conforme destacou Hays. “We get all of the value and all of the scientific participation at a lower cost total [than funding the entire mission].”
Em troca de sua contribuição, a NASA receberá pelo menos 15% das amostras retornadas, preservadas no Centro Espacial Johnson, em Houston, para análises e guarda de longo prazo. Com isso, o impacto científico da MMX ultrapassará o término da missão.
“The Phobos samples will be historic”, concluiu Statler, destacando o potencial “for future research to answer the questions we don’t even know yet how to ask.”
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