O sistema solar primitivo teria sido um lugar caótico e assustador. Os detritos remanescentes da formação do Sol se aglomeraram em um disco ao redor da estrela, criando aglomerados que variavam em tamanho, desde partículas de poeira até pequenos planetas. A gravidade atraiu esses objetos, fazendo com que colidissem uns com os outros — colisões violentas que poderiam resultar em destruição ou na formação de novos objetos maiores. Esses objetos aglomerados formam os planetas, luas, asteroides e outros objetos do sistema solar que conhecemos hoje.
Escrito em pedra
As
visitas à Lua com as missões Apollo no final da década de 1960 e início da
década de 1970 revolucionaram nossa compreensão sobre as origens lunares.
Conceitos anteriores — de que a Lua era um objeto capturado pela gravidade da
Terra durante sua passagem, ou de que a Lua se formou junto com a Terra a
partir dos mesmos detritos — caíram em desuso depois que as missões Apollo
trouxeram dados e 382 quilos de amostras lunares para a Terra no final da
década de 1960 e início da década de 1970. Todas as evidências da Apollo
apontavam para a formação da Lua a partir de um grande impacto. A idade das
amostras de rocha indicava que a Lua se formou cerca de 60 milhões de anos após
o início da formação do sistema solar. O tipo e a composição das amostras
mostraram que a Lua esteve em estado líquido durante sua formação e foi coberta
por um oceano profundo de magma por dezenas a centenas de milhões de anos — um
ambiente que ocorreria após um impacto extremamente energético. Descobriu-se
que as rochas lunares contêm apenas pequenas quantidades de elementos que
vaporizam quando aquecidos, indicando ainda mais que a Lua pode ter se formado
em um impacto de alta energia que permitiu que esses elementos escapassem.
Cinco coisas que aprendemos com as rochas lunares da Apollo
1. A composição química das rochas da Lua e
da Terra é muito semelhante.
2. A Lua já foi coberta por um oceano de
magma.
3. Os meteoritos fragmentaram e derreteram
rochas na superfície da Lua por meio de impactos.
4. A lava fluiu através de fissuras na
crosta lunar e preencheu suas bacias de impacto.
5. O “solo” lunar é composto de rocha
pulverizada criada por impactos de meteoritos.
Talvez o mais importante seja que as amostras de rochas indicaram que a Lua já fez parte da Terra. Rochas basálticas do manto lunar apresentam semelhanças impressionantes com rochas basálticas do manto terrestre. Os isótopos de oxigênio e outros elementos presentes nas amostras correspondem aos das rochas terrestres com uma precisão tão grande que as semelhanças não podem ser mera coincidência.
Os meteoritos constituem outro conjunto de evidências. As amostras coletadas pelos astronautas da Apollo provêm de apenas alguns locais na Lua, mas os meteoritos lunares — rochas lançadas ao espaço por impactos na Lua que eventualmente chegam à Terra — fornecem amostras de toda a Lua, contando uma história semelhante sobre a sua formação. Meteoritos originários de asteroides também foram usados para ajudar a confirmar a cronologia da formação da Lua. Alguns apresentam sinais de terem sido bombardeados por detritos do gigantesco impacto que a formou.
Finalmente,
estudos mais recentes acrescentam evidências de um impacto de alta energia que
resultou na criação de uma Lua derretida. A análise da luz refletida pela Lua
fornece detalhes sobre a composição mineral de sua superfície e mostra a
presença generalizada de anortosito, uma rocha ígnea que se cristaliza a partir
do magma e flutua até a superfície. A presença de anortosito em toda a
superfície lunar reforça a hipótese de que a Lua já foi coberta por um vasto
oceano de magma bastante profundo, com centenas a milhares de quilômetros de
espessura.
Arqueologia Lunar
Embora a Terra e a Lua tenham surgido dessa antiga colisão — e a Terra certamente esteja mais ao nosso alcance —, estudar a Lua nos dá a melhor chance de entender o que aconteceu bilhões de anos atrás. Os processos geológicos ativos da Terra, da tectônica de placas à erosão, apagam as evidências de sua formação. Além de eventos como impactos, grande parte da superfície lunar muda em uma escala de tempo muito mais lenta. Como detetives em uma cena de crime, os cientistas usam pistas preservadas na superfície lunar para reconstruir a história da Lua. Quaisquer melhorias na teoria do impacto gigante ou uma nova teoria precisariam explicar o que observamos na Lua hoje.
Uma
das peculiaridades é o baixo teor de ferro da Lua em comparação com o da Terra.
O núcleo da Terra, rico em ferro, representa cerca de 30% de sua massa,
enquanto o núcleo da Lua corresponde a apenas 1,6-1,8% de sua massa total. Uma
possível explicação é que a energia do impacto com a Terra que formou a Lua
vaporizou materiais mais leves, lançando-os para o espaço, e deixou para trás
elementos mais pesados — como o ferro, que vaporiza apenas em temperaturas
extremamente altas — que se depositaram no núcleo da Terra.
Qualquer teoria viável sobre a formação da Lua também precisa explicar a posição atual da Lua em relação à Terra, bem como a velocidade e a inclinação de sua órbita. Refletores colocados na superfície da Lua durante as missões Apollo mostram que ela se afasta da Terra a uma taxa de cerca de quatro centímetros por ano. Isso indica que a Lua se formou inicialmente muito mais perto do nosso planeta e, portanto, que a taxa de rotação da Terra primitiva era muito maior do que é hoje. Modelos computacionais criados por cientistas para testar e analisar as teorias de formação da Lua devem mostrar como uma colisão massiva pode produzir as órbitas e a rotação atuais da Lua e da Terra ao longo de bilhões de anos, considerando as interações gravitacionais típicas entre os dois corpos. (Mesmo hoje, a distância entre a Terra e a Lua, e a duração de um dia na Terra, continuam a aumentar devido aos efeitos das marés terrestres .)
Por fim, existem discrepâncias estranhas entre os lados visível e oculto da Lua. As diferenças incluem: a espessura da crosta — 70 quilômetros (43 milhas) no lado visível da Lua contra 150 quilômetros (93 milhas) no lado oculto; a composição geológica contrastante, incluindo uma concentração de elementos radioativos no lado visível; e a rica história de vulcanismo no lado visível em comparação com a relativa ausência de atividade vulcânica no lado oculto. O quão intimamente essas diferenças estão relacionadas à formação da Lua — como ela esfriou, como ocorreu sua atividade vulcânica e a maneira como foi bombardeada por objetos do espaço — é uma questão com a qual os cientistas continuam a se debater até hoje.
Comportamento do Modelo
Com o retorno da humanidade à Lua por meio do programa Artemis, os cientistas esperam uma avalanche de novas informações que nos ajudarão a refinar um único cenário de formação. Enquanto isso, os cientistas continuam a estudar amostras existentes e outras informações que possuem agora — como informações de orbitadores lunares e o crescente corpo de conhecimento sobre formação planetária — para construir modelos computacionais que nos ajudem a entender como a colisão pode ter ocorrido e como ela poderia ter resultado na Lua e na Terra como as vemos hoje. Os modelos levam em conta fatores como a força dos objetos que colidiram, o atrito entre os componentes, a densidade dos componentes e como os materiais se comportam sob diferentes temperaturas e pressões. Os modelos computacionais avançados de hoje podem fornecer uma série de resultados muito específicos com base em variáveis como essas.
Por exemplo, quando os cientistas querem descobrir por que a Lua tem baixos níveis de certos elementos que vaporizam facilmente, eles usam modelos para ver como seria a composição da Lua se esses elementos fossem perdidos, ou esgotados, durante diferentes períodos de sua formação. Talvez o ambiente em que a Lua se formou ou erupções vulcânicas antigas em sua superfície tenham criado uma atmosfera temporária que levou à eliminação de alguns desses elementos, ou eles podem ter sido liberados por meio de interações com o calor do Sol ou de uma Terra brilhante e ainda em estado líquido.
Mesmo esses modelos complexos não conseguem simular cada átomo em uma colisão massiva entre objetos gigantes que lança detritos para o espaço. Mas os astrônomos podem representar grupos maiores de detritos usando partículas cujas propriedades dependem de sua localização durante a colisão, como material quente situado próximo ao núcleo da proto-Lua. Os astrônomos conseguem alterar as propriedades em seus modelos para produzir resultados diferentes, mostrando como até pequenas mudanças podem gerar cenários distintos. À medida que novas evidências surgem, o objetivo final é um modelo abrangente que explique tudo o que sabemos sobre a Lua.
Em busca do passado no futuro.
A última missão Apollo à Lua ocorreu em 1972. Os cientistas tiveram décadas para investigar amostras lunares e dados das missões Apollo, combiná-los com informações obtidas por missões lunares subsequentes, chegar a conclusões e formular novas perguntas. Eles sabem quais alvos devem ser explorados durante as próximas missões Artemis para ajudar a solucionar alguns dos mistérios ainda não resolvidos.
Todas as missões Apollo pousaram perto do equador da Lua, e as amostras trazidas de volta são, em sua maioria, de regiões vulcânicas. Os cientistas lunares esperam obter novas amostras de diferentes locais, como o lado oculto da Lua e áreas mais próximas dos polos, para que possam examinar a composição lunar em regiões que teriam evoluído de maneiras diferentes e descobrir mais evidências de como a Lua se formou. Eles esperam perfurar a superfície lunar e obter amostras do núcleo que revelem camadas adicionais da história geológica da Lua, um registro escrito nas rochas e, em grande parte, oculto de nós por enquanto.
Essas novas descobertas ajudarão a reduzir as muitas incógnitas nos modelos de formação da Lua. Se as novas evidências mostrarem — para citar apenas um exemplo — que uma vasta quantidade de enxofre foi perdida durante um período de atividade vulcânica, então essa perda de enxofre não precisa ser considerada nos estágios iniciais da formação lunar. Como um jogo de Detetive, decifrar os mistérios da formação da Lua será um processo de eliminação, descartando eventos específicos que ocorreram em determinados períodos e reduzindo as possibilidades até que restem poucas.
Mas os cientistas também estão atentos à possibilidade de novas descobertas, achados que revelem um panorama diferente. As maiores pistas sobre o passado da Lua podem ainda estar espalhadas pela superfície lunar e abaixo dela, à espera de serem desenterradas.
Autora: Tracy Vogel. Consultores científicos: Prabal Saxena (Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA), Sarah Valencia (Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA) e Bill Bottke (Instituto de Pesquisa do Sudoeste de Boulder).
Nenhum comentário:
Postar um comentário