Quando os astronautas pousarem perto do polo sul da Lua nos próximos anos como parte do programa Artemis da NASA, eles podem descobrir um arquivo notável de pistas sobre como a Lua nasceu. Essa possibilidade vem de uma nova pesquisa liderada por Jeffrey Andrews-Hanna, um cientista planetário da Universidade do Arizona.
O estudo, publicado em 8 de outubro na Nature, pinta um quadro vívido da violenta história inicial da Lua. Ele também pode lançar luz sobre um dos mistérios duradouros da ciência lunar: por que o lado oculto da Lua é fortemente craterado enquanto o lado próximo, que recebeu os pousos Apollo nas décadas de 1960 e 1970, é comparativamente liso.
Há cerca de 4,3 bilhões de anos, quando o sistema solar ainda era jovem, um asteroide massivo atingiu o lado oculto da Lua. O enorme impacto esculpiu a bacia South Pole-Aitken (SPA), uma imensa cratera que mede aproximadamente 1.200 milhas de norte a sul e 1.000 milhas de leste a oeste. Sua forma ovalada e alongada sugere que o asteroide atingiu em um ângulo, em vez de diretamente.
Comparando a SPA com outros locais de grandes impactos em todo o sistema solar, a equipe de Andrews-Hanna encontrou um padrão consistente: essas enormes crateras se estreitam na direção de onde o impactador estava viajando, formando uma forma semelhante a uma gota ou abacate. Ao contrário de suposições anteriores de que o asteroide veio do sul, sua análise mostra que a bacia SPA se afunila em direção ao sul, significando que o asteroide provavelmente chegou do norte. Os pesquisadores determinaram que a borda sul, ou a extremidade inferior, deve estar enterrada sob camadas grossas de detritos lançados de dentro da Lua, enquanto o extremo norte, ou a extremidade superior, deve conter menos desse material.
“Isso significa que as missões Artemis pousarão na borda inferior da bacia — o melhor lugar para estudar a maior e mais antiga bacia de impacto da Lua, onde a maior parte do ejecta, material das profundezas da Lua, deve estar acumulada”, disse ele.
Mais evidências para um impacto de norte a sul vieram do estudo da topografia, espessura da crosta e química da superfície da Lua. Juntas, essas pistas não apenas fortalecem o caso para a origem norte do asteroide, mas também revelam novos detalhes sobre a estrutura interna da Lua e como ela evoluiu ao longo do tempo.
Os cientistas acreditam há muito que a Lua primitiva foi uma vez completamente fundida, formando um “oceano de magma” global. À medida que esfriava, minerais mais densos afundavam para criar o manto, enquanto os mais leves flutuavam para cima para formar a crosta. No entanto, alguns elementos não se acomodaram de forma ordenada nessas camadas sólidas e se acumularam nas últimas remanescentes de material fundido. Esses ingredientes residuais incluíam potássio, elementos de terras raras e fósforo — coletivamente conhecidos como “KREEP”, com o “K” representando o símbolo químico do potássio. Andrews-Hanna observou que esses elementos são incomumente concentrados no lado próximo da Lua.
“Se você já deixou uma lata de refrigerante no congelador, pode ter notado que, à medida que a água se solidifica, o xarope de milho de alta frutose resiste ao congelamento até o final e, em vez disso, se torna concentrado nas últimas partes do líquido,” ele disse. “Acreditamos que algo semelhante aconteceu na Lua com o KREEP.”
À medida que esfriou ao longo de milhões de anos, o oceano de magma gradualmente se solidificou em crosta e manto. “E, eventualmente, você chega a um ponto em que fica apenas um pouquinho de líquido restante, comprimido entre o manto e a crosta, e esse é o material rico em KREEP”, afirmou.
“Todo o material rico em KREEP e elementos produtores de calor de alguma forma se concentraram no lado próximo da Lua, causando seu aquecimento e levando a uma intensa vulcanismo que formou as escuras planícies vulcânicas que compõem o famoso ‘rosto’ da Lua visto da Terra,” de acordo com Andrews-Hanna. No entanto, a razão pela qual o material rico em KREEP acabou no lado próximo, e como esse material evoluiu ao longo do tempo, continua sendo um mistério.
“A crosta da Lua é muito mais espessa em seu lado oculto do que no lado próximo voltado para a Terra, uma assimetria que continua intrigando os cientistas até hoje. Essa assimetria afetou todos os aspectos da evolução da Lua, incluindo os últimos estágios do oceano de magma,” disse Andrews-Hanna.
“Nossa teoria é que, à medida que a crosta engrossou no lado oculto, o oceano de magma abaixo foi espremido para os lados, como pasta de dente sendo espremer para fora do tubo, até que a maior parte dele acabou no lado próximo,” afirmou.
O novo estudo da cratera de impacto SPA revelou uma assimetria surpreendente e inesperada ao redor da bacia que apoia exatamente esse cenário: a camada de ejecta em seu lado ocidental é rica em tório radioativo, mas não em seu flanco oriental. Isso sugere que a marca deixada pelo impacto criou uma janela através da pele da Lua bem na fronteira que separa a crosta subjacente das últimas remanescentes do oceano de magma enriquecido com KREEP da “crosta normal”.
“Nosso estudo mostra que a distribuição e composição desses materiais correspondem às previsões que obtemos ao modelar os últimos estágios da evolução do oceano de magma,” afirmou Andrews-Hanna. “Os últimos resquícios do oceano de magma lunar acabaram no lado próximo, onde vemos as maiores concentrações de elementos radioativos. Mas em algum momento anterior, uma camada fina e irregular de oceano de magma teria existido abaixo de partes do lado oculto, explicando o ejecta radioativo de um lado da bacia de impacto SPA.”
Muitos mistérios em torno da história mais antiga da Lua ainda permanecem, e uma vez que os astronautas tragam amostras de volta à Terra, os pesquisadores esperam encontrar mais peças para o quebra-cabeça. Dados de sensoriamento remoto coletados por naves espaciais em órbita, como as usadas para este estudo, fornecem aos pesquisadores uma ideia básica da composição da superfície da Lua, de acordo com Andrews-Hanna. O tório, um elemento importante do material rico em KREEP, é fácil de detectar, mas obter uma análise mais detalhada da composição é um desafio maior.
“Essas amostras serão analisadas por cientistas de todo o mundo, incluindo aqui na Universidade do Arizona, onde temos instalações de ponta especialmente projetadas para esse tipo de análises,” disse ele.
“Com a Artemis, teremos amostras para estudar aqui na Terra, e saberemos exatamente o que elas são,” afirmou. “Nosso estudo mostra que essas amostras podem revelar ainda mais sobre a evolução inicial da Lua do que se pensava anteriormente.”
