No século XXI, os cientistas planetários tornaram-se cada vez mais conscientes de que oceanos subterrâneos consistindo de água líquida existem dentro de objetos em todo o sistema solar. Como a água é um requisito universal para a vida na Terra, esses corpos – principalmente luas – são alvos atraentes na busca por vida extraterrestre.
Por Morgan Rehnberg, União Geofísica Americana com informações de Phys.
Uma forma primária de deduzir a existência de um oceano invisível é através de um campo magnético induzido. Esses campos se originam de uma aplicação única da lei de indução de Faraday, que afirma que um campo magnético variável no tempo cria uma corrente elétrica quando aplicado a um circuito. A água salgada o suficiente para permanecer líquida em ambientes de espaço frio é muito condutora; ao mesmo tempo, a órbita de uma lua através do campo magnético rotativo de um planeta expõe a lua a uma força de campo que varia com o tempo. Esses efeitos se combinam para induzir uma corrente elétrica dentro do oceano, que, por sua vez, gera um campo magnético induzido que emana da lua.
No entanto, observar o campo magnético resultante desse processo é uma tarefa difícil. O campo induzido é muito mais fraco que o campo planetário que permeia os ambientes locais. Se uma lua tiver uma atmosfera mesmo tênue, sua ionosfera pode gerar outro campo magnético induzido, o que pode levar à detecção de oceanos falsos positivos. E para missões de sobrevoo que tenham espaçonaves equipadas com magnetômetro, os dados disponíveis serão bastante limitados ou até inexistentes se a espaçonave não passar perto o suficiente para detectar um campo induzido.
Cochrane et ai. apresentam um novo método para lidar com essas dificuldades baseado em modelagem preditiva e uma análise de componentes principais. Eles selecionaram um único sobrevoo próximo da maior lua de Netuno, Tritão, desenvolvido para o conceito de missão Trident proposto no Programa de Descoberta da NASA. Este evento produziria apenas 12 minutos de dados utilizáveis para extrapolar a existência de um oceano subterrâneo.
A técnica começa usando um modelo de computador para simular especulativamente as medições do magnetômetro feitas durante um sobrevoo de Tritão com várias propriedades físicas potenciais, como profundidade, espessura e condutividade do oceano. Para cobrir o espaço de parâmetros disponível, eles constroem mais de 13.000 execuções de modelos que incluem campos magnéticos induzidos apenas pela ionosfera da lua ou pela ionosfera mais um oceano subterrâneo.
Uma análise de componentes principais desses dados do modelo identifica as características que melhor explicam a variabilidade nas observações do magnetômetro modelado. Isso cria uma transformação simples dos dados da nave espacial recebida em uma representação que distingue mais claramente os cenários somente de ionosfera e oceânicos de ionosfera.
Os autores demonstram que esta nova abordagem é mais sensível e mais robusta ao ruído do que as abordagens mais tradicionais. Importante para a exploração do sistema solar externo , eles mostram que um único sobrevoo pode ser suficiente para identificar a existência de um oceano sob a superfície de uma lua como Tritão. E se vários sobrevôos estiverem disponíveis a partir de um orbitador, a identificação se torna mais segura e permite a caracterização que fornece informações sobre a habitabilidade.
Mais informações: CJ Cochrane et al, Single-and Multi-Pass Magnetometric Subsurface Ocean Detection and Characterization in Icy Worlds Using Principal Component Analysis (PCA): Application to Triton, Earth and Space Science (2022). DOI: 10.1029/2021EA002034
