Defesa planetária: as consequências da colisão de uma nave com um asteroide

Estudo da missão DART valida método de defesa planetária ao diminuir em fração de segundo o tempo orbital de asteroides

Em 2022, uma espaçonave da Nasa colidiu intencionalmente com o pequeno asteroide Dimorphos durante um teste de defesa planetária. O objetivo era avaliar se a humanidade seria capaz de proteger a Terra de ameaças cósmicas, como rochas espaciais. Novas observações revelam agora que o teste de defesa planetária foi um sucesso, alterando a órbita de Dimorphos, bem como a de um asteroide maior chamado Didymos.

Dimorphos e Didymos formam um par binário, o que significa que os asteroides orbitam um ao outro enquanto também orbitam o Sol — e uma mudança mensurável em um afetará o outro.

Os novos dados mostram que o tempo necessário para Didymos e Dimorphos completarem uma órbita solar, que leva cerca de 770 dias, diminuiu permanentemente em menos de um segundo após o Teste de Redirecionamento de Asteroide Duplo (DART, na sigla em inglês), de acordo com um estudo publicado na sexta-feira no periódico Science Advances.

"A mudança na velocidade orbital do sistema binário foi de cerca de 11,7 micrômetros por segundo, ou 4,3 centímetros por hora", disse o autor principal do estudo, Dr. Rahil Makadia, cientista de defesa planetária que trabalhou na equipe DART e concluiu recentemente seu doutorado em engenharia aeroespacial na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, em um comunicado. "Ao longo do tempo, uma mudança tão pequena no movimento de um asteroide pode fazer a diferença entre um objeto perigoso atingir ou não o nosso planeta."

De acordo com os autores do estudo, a missão DART marca a primeira vez que um objeto criado pelo homem alterou a trajetória de um corpo celeste em sua órbita ao redor do Sol — e, se um asteroide for encontrado em rota de colisão com a Terra no futuro, essa pode não ser a última vez.

As consequências de uma colisão

Embora Didymos e Dimorphos nunca tenham representado um risco para a Terra, o sistema binário forneceu à Nasa o cenário perfeito para avaliar a eficácia com que uma espaçonave poderia ser usada como ferramenta de desvio.

Mas, para avaliar o sucesso do teste, os pesquisadores precisavam medir como Dimorphos e Didymos foram alterados pelo impacto.

Didymos tem a forma de um pião e acredita-se ser um asteroide de detritos — essencialmente uma coleção de poeira e rochas unidas frouxamente pela gravidade. Dimorphos, também um asteroide de detritos, provavelmente se formou a partir de fragmentos que se aglomeraram após serem expelidos por Didymos.

Quando a sonda DART colidiu com Dimorphos, uma enorme nuvem de detritos foi liberada no espaço, estimada em 16 milhões de quilogramas (35,3 milhões de libras). Embora a rocha espacial de 170 metros de diâmetro (560 pés) tenha perdido apenas 0,5% de sua massa, os detritos liberados eram 30.000 vezes maiores que a massa da espaçonave, de acordo com pesquisas anteriores.

Os cientistas determinaram que a força dos fragmentos expelidos pelo asteroide teve um impacto ainda maior do que o da espaçonave ao colidir com a rocha espacial. Esse aumento de impulso ajudou a reduzir o tempo necessário para que os dois asteroides orbitassem o Sol.

Pesquisas anteriores mostraram que a órbita de 12 horas de Dimorphos ao redor de Didymos diminuiu em 33 minutos.

O novo estudo destaca que a enorme quantidade de material expelido pelo sistema de asteroides também aumentou a velocidade com que ambas as rochas espaciais orbitam o Sol, reduzindo o tempo orbital total em 0,15 segundos.

Para medir essa mudança orbital, os astrônomos se basearam em observações terrestres de Didymos, bem como em dados de quando o asteroide passou diretamente em frente a estrelas. Conhecidos como ocultações estelares, esses movimentos permitem aos cientistas medir a posição, a velocidade e a forma exatas de um asteroide.

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Mas detectar, da nossa perspectiva na Terra, o momento em que uma estrela pisca por uma fração de segundo quando um asteroide passa em frente a ela é incrivelmente desafiador. As conclusões do estudo dependeram de 22 ocultações estelares registradas entre outubro de 2022 e março de 2025 por astrônomos voluntários ao redor do mundo.

"Quando combinadas com anos de observações terrestres já existentes, essas observações de ocultação estelar se tornaram essenciais para nos ajudar a calcular como o DART alterou a órbita de Didymos", disse Steve Chesley, cientista pesquisador sênior do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa em Pasadena, Califórnia, e coautor principal do estudo, em um comunicado. "Este trabalho depende muito das condições climáticas e frequentemente exige viagens para regiões remotas sem garantia de sucesso. Este resultado não teria sido possível sem a dedicação de dezenas de observadores voluntários de ocultação ao redor do mundo."

Patrick Michel, investigador principal da missão Hera da Agência Espacial Europeia, que será lançada em 2024 e sobrevoará a área após a colisão com o asteroide DART, ficou espantado com o fato de uma diferença tão pequena nas órbitas dos dois asteroides ter sido possível medir.

"Sabíamos que uma mudança tão pequena poderia ocorrer, sem representar qualquer risco para a Terra, mas medi-la de fato foi outro desafio que a equipe enfrentou com extrema competência", escreveu Michel em um e-mail. "Para isso, é necessária uma coordenação internacional bem organizada, pois é preciso cronometrar com precisão as oscilações causadas pela passagem de um asteroide em frente a uma estrela, conforme observado por diferentes observadores ao redor do planeta. Se isso for feito corretamente, como neste estudo, é possível realizar medições com uma precisão incrível."

Monitorando asteroides de risco

Mais observações e medições do efeito do DART nas rochas espaciais serão compartilhadas assim que a sonda Hera entrar em órbita ao redor do sistema de asteroides ainda este ano . Hera capturará e compartilhará as primeiras imagens de Dimorphos neste outono, disse Michel.

Entretanto, a missão Near-Earth Object Surveyor da Nasa, atualmente em desenvolvimento, poderá detectar asteroides escuros e perigosos que permaneceram praticamente invisíveis para observatórios terrestres.

Identificar asteroides potencialmente perigosos e compreender como uma pequena mudança na órbita pode levar a um desvio significativo são aspectos que estão intimamente ligados à forma como as agências espaciais idealizam a proteção da Terra.

"A medição incrivelmente precisa da equipe valida mais uma vez o impacto cinético como uma técnica para defender a Terra contra os perigos de asteroides e mostra como um asteroide binário pode ser desviado ao impactar apenas um dos membros do par", disse Thomas Statler, cientista-chefe para pequenos corpos do sistema solar na Nasa, em um comunicado. Ele não participou do estudo.

Se um asteroide que represente riscos para o nosso mundo for encontrado com tempo suficiente para ser desviado, um impactor cinético como o DART poderia ser enviado para impulsionar a rocha espacial, ou sua companheira, para uma órbita mais benigna que evite a Terra.