Além da exploração espacial, a NASA dedica grande parte de suas prioridades e esforços à observação constante da Terra. Por meio da sua Divisão de Ciências da Terra, a agência gerencia inúmeras missões. Essas missões utilizam desde satélites em órbita até supercomputadores terrestres, criando uma rede tecnológica integrada para acompanhar as alterações climáticas globais em tempo real.
A base dessa estrutura é o Sistema de Observação da Terra (EOS), que consiste em satélites em órbita terrestre baixa. Equipamentos notáveis, como as espaçonaves Terra e Aqua, são responsáveis por registrar a cobertura vegetal e a quantidade de nuvens. Adicionalmente, o programa Landsat, com mais de cinquenta anos de existência, documenta as mudanças no uso do solo e o processo de desmatamento.
Diversas outras missões empregam tecnologias sofisticadas para mensurar variáveis que não são visíveis a olho nu. O satélite GRACE-FO (Recuperação da Gravidade e Experimento Climático – Continuação) acompanha as flutuações na gravidade terrestre, as quais são causadas pelo movimento de massas de água e pelo degelo de geleiras. Esta é uma colaboração entre a NASA e o Centro Aeroespacial Alemão (DLR), iniciada em 2018 para dar seguimento à missão GRACE original. Os dois satélites medem sutis variações no campo gravitacional, possibilitando o monitoramento de alterações na massa de gelo, nos aquíferos, nos oceanos e em outros elementos do sistema terrestre.
Mais recentemente, o satélite SWOT (Topografia de Águas Superficiais e Oceanos) possui a capacidade de mapear praticamente toda a água superficial do planeta, abrangendo rios, lagos e oceanos, com um nível de precisão sem precedentes. Para acompanhar o aquecimento global, a agência usa radiômetros infravermelhos, que detectam tendências de temperatura tanto na superfície quanto na camada superior da atmosfera. Paralelamente, a altimetria por radar, realizada pelas missões Sentinel-6 e Jason, mede a elevação do nível do mar resultante do derretimento glacial e da expansão térmica da água.
No que tange à análise atmosférica, são necessários sensores de alta exatidão para identificar os gases que promovem o efeito estufa. Instrumentos como o Observatório Orbital de Carbono (OCO) mapeiam tanto as fontes de emissão quanto os sumidouros naturais de dióxido de carbono e metano. Instalado na Estação Espacial Internacional (ISS), o instrumento EMIT (Investigação das Fontes de Poeira Mineral da Superfície da Terra) amplia o escopo dessas medições ao usar um espectrógrafo para analisar a luz solar refletida pela Terra.
A astrobióloga brasileira Raíssa Estrela, pesquisadora do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, participa diretamente do processamento de dados deste sensor. Em conversa com o Olhar Digital, ela esclareceu que a metodologia utilizada é semelhante à aplicada na análise de exoplanetas. Ela afirmou: «Com essa informação da luz refletida, conseguimos identificar os sinais de vários materiais, desde minerais até a presença de plástico. O plástico reflete a luz em um comprimento de onda muito específico, o que nos permite detectar do espaço onde esse material está acumulado no planeta.»
Segundo a pesquisadora, o rastreamento orbital auxilia no combate a grandes crises mundiais mapeadas pela Organização das Nações Unidas (ONU), incluindo a poluição plástica, que tem aumentado desde os anos 1970, e a perda de biodiversidade. O monitoramento espacial também visa proteger a natureza contra os efeitos da atividade humana, dedicando atenção especial ao território brasileiro. A astrobióloga destacou: «O Brasil é o país número um em biodiversidade no planeta Terra. Eu acho muito prestigioso vir de um país que tem mais biodiversidade de vida no mundo».
Contudo, Raíssa adverte que esse patrimônio natural enfrenta ameaças constantes. Ela ressaltou: «É uma biodiversidade que está sob ameaça, e que vai continuar sob ameaça, tanto pela questão das mudanças climáticas, como também com a questão do avanço antropogênico, como a gente conhece no Brasil, tem a questão da agropecuária, o avanço da soja, do desflorestamento, que está levando à perda da nossa floresta e da biodiversidade, que ainda é a número um no planeta Terra, mas pode deixar de ser, se a gente não cuidar a tempo».
Para acompanhar essas rápidas transformações, a NASA aplica múltiplos métodos. Por exemplo, para avaliar as calotas polares, o Satélite para Medição da Elevação de Gelo, Nuvens e Terras Emersas (ICESat-2) utiliza a tecnologia LiDAR (Detecção e Medição de Distâncias por Luz). Este sistema dispara pulsos de laser na superfície terrestre e mede o tempo de retorno da luz ao sensor, permitindo determinar a espessura e as variações da camada de gelo com precisão de poucos centímetros.
Conforme resume a pesquisadora do JPL, a combinação desses diferentes instrumentos possibilita a modelagem do futuro: «Existem vários sensores da NASA – o EMIT, no qual trabalho, é um deles –, mas há diversos outros que monitoram diferentes propriedades do nosso planeta, como a temperatura, a atividade fotossintética da vegetação e os níveis de CO₂ e metano na atmosfera. Eles atuam em conjunto para fornecer uma visão integrada do sistema terrestre. Nós, cientistas, utilizamos esses dados para analisar a saúde planetária e alimentar modelos e projeções climáticas futuras, buscando prevenir que alcancemos um ponto de não retorno na nossa biodiversidade, como no caso da Amazônia.»
Todos esses registros orbitais geram um fluxo contínuo de dados que sustenta a pesquisa climática internacional. Esses indicadores combinados permitem que os cientistas reconheçam padrões de longo prazo e entendam como os distintos sistemas do planeta interagem frente às mudanças climáticas.
Essa coleta de dados espacial encontra seu propósito no Centro de Simulação Climática da NASA, situado em Greenbelt, no estado de Maryland. Ali, supercomputadores processam petabytes de informações diariamente para executar o modelo Sistema de Observação da Terra Goddard (GEOS), uma simulação matemática complexa que integra dados de oceanos, atmosfera, solo e áreas cobertas por gelo.
A inteligência artificial e o aprendizado de máquina aprimoram ainda mais este trabalho. Algoritmos avançados analisam rapidamente vastos volumes de imagens de satélite para localizar focos de incêndios florestais, desmatamento ilegal e o surgimento de fenômenos meteorológicos extremos, assegurando respostas e alertas mais rápidos para a sociedade. Um aspecto notável desta operação é a política de dados abertos da agência; todas as informações coletadas são disponibilizadas gratuitamente na plataforma Earthdata, promovendo transparência para que governos, institutos de pesquisa e startups globais possam desenvolver estratégias eficazes de adaptação e enfrentamento aos impactos climáticos.
Pesquisadores da Universidade da Califórnia criaram um modelo computacional para estimar o tamanho mínimo que um planeta rochoso necessita possuir para conseguir reter uma atmosfera ao longo de bilhões de anos.
Os achados, divulgados recentemente no The Planetary Science Journal, indicam que corpos celestes menores que Marte têm grande dificuldade em manter essa camada gasosa por tempo suficiente para estabelecer condições propícias ao surgimento da vida. A ausência de uma atmosfera estável compromete a capacidade de um planeta manter temperaturas adequadas e água líquida em sua superfície, além de aumentar sua suscetibilidade à radiação espacial, o que torna o ambiente menos favorável à vida.
Para investigar este limite dimensional, os cientistas desenvolveram o Smaller than Earth Habitability Model (STEHM), um modelo que simula a evolução de planetas rochosos similares à Terra que orbitam estrelas comparáveis ao Sol. As simulações demonstram que, sob condições análogas às terrestres, um planeta deve apresentar aproximadamente 80% do raio da Terra para preservar sua atmosfera por bilhões de anos. Contudo, em cenários mais vantajosos, como um interior rico em carbono ou maior concentração de elementos radioativos, esse requisito pode diminuir para cerca de 60% do raio planetário.
Essa necessidade está ligada ao balanço entre a perda e a reposição dos gases atmosféricos. Planetas de menor porte possuem uma gravidade mais fraca, o que facilita a perda atmosférica. Simultaneamente, sua atividade geológica tende a declinar mais rapidamente, resultando em menor liberação de gases vulcânicos, processo essencial para a renovação atmosférica ao longo do tempo.
Os autores sugerem que esses resultados podem funcionar como um novo critério de filtragem na seleção de exoplanetas para futuras observações. Atualmente, muitos alvos são selecionados primariamente por estarem na zona habitável de suas estrelas. No entanto, o estudo enfatiza que o tamanho do planeta também deve ser considerado, visto que mundos muito pequenos podem perder sua atmosfera antes de atingir condições viáveis para o desenvolvimento da vida.
Apesar disso, a pesquisa aponta que certos planetas podem adquirir atmosferas posteriormente, por exemplo, através de colisões de asteroides. Assim, mesmo aqueles que inicialmente perdem suas atmosferas não devem ser imediatamente descartados como potenciais locais de habitação. Michelle Hill, cientista líder do estudo, reforça essa perspectiva. Os próximos passos da equipe incluem adaptar o modelo para analisar mundos que orbitam anãs vermelhas e planetas com rotação sincronizada, visando expandir o conhecimento sobre quais exoplanetas merecem prioridade nas futuras missões de exploração espacial.
