Um Vislumbre da História Violenta da Lua

A pesquisa, publicada em 8 de outubro na Nature, pinta um retrato vívido da história violenta da Lua. Ela também pode lançar luz sobre um dos mistérios duradouros da ciência lunar: por que o lado distante da Lua é fortemente craterado, enquanto o lado próximo, que recebeu as missões 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 grande asteroide atingiu o lado distante da Lua. O colossal impacto esculpiu a bacia South Pole-Aitken (SPA), uma imensa cratera medindo 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 a Lua em um ângulo, e não de frente.

Um Novo Entendimento do Impacto

Comparando a SPA com outros sítios de grandes impactos no sistema solar, a equipe de Andrews-Hanna encontrou um padrão consistente: essas enormes crateras se estreitam na direção de onde o impacto ocorreu, formando uma forma semelhante a uma gota d’água ou abacate. Contrariando suposições anteriores de que o asteroide veio do sul, sua análise mostra que a bacia SPA se afina em direção ao sul, o que significa que o asteroide provavelmente veio do norte. Os pesquisadores determinaram que a borda sul, ou de descida, deve estar enterrada sob camadas espessas de detritos ejetados de dentro da Lua, enquanto a extremidade norte deve ter menos desse material.

“Isso significa que as missões Artemis estarão pousando na borda de descida da bacia – o melhor lugar para estudar a maior e mais antiga bacia de impacto da Lua, onde a maior parte do material ejetado, proveniente das profundezas do interior da Lua, deve estar acumulada,” disse ele.

Mais evidências para um impacto de norte para sul vieram do estudo da topografia da Lua, da espessura da crosta e da química da superfície. Juntas, essas pistas não apenas reforçam a hipótese da origem do asteroide no norte, mas também revelam novos detalhes sobre a estrutura interna da Lua e como ela evoluiu ao longo do tempo.

A Revolução da Magma e KREEP

Os cientistas acreditam há muito tempo que a Lua primitiva estava 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 encaixaram perfeitamente nessas camadas sólidas e se acumularam nos últimos vestígios de material fundido. Esses ingredientes residuais incluem 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 estão 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 a congelar até o final e se concentra nos últimos pedaços de líquido,” disse ele. “Acreditamos que algo semelhante aconteceu na Lua com o KREEP.”

À medida que esfriava ao longo de milhões de anos, o oceano de magma gradualmente se solidificou em crosta e manto. “E eventualmente chegamos a um ponto em que você tem apenas aquele pouquinho de líquido restante, preso entre o manto e a crosta, e esse é o material rico em KREEP,” afirmou.

Todo o material rico em KREEP e os elementos produtores de calor de alguma forma se concentraram no lado próximo da Lua, causando seu aquecimento e levando a uma intensa atividade vulcânica que formou as planícies vulcânicas escuras que constituem a visão familiar do ‘rosto’ da Lua vista 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 tem sido um mistério.

A Assimetria da Crosta Lunar

A crosta da Lua é muito mais espessa no seu lado distante do que no lado próximo que enfrenta a Terra, uma assimetria que continua a intrigar os cientistas até hoje. Essa assimetria afetou todos os aspectos da evolução da Lua, incluindo as fases mais recentes do oceano de magma,” disse Andrews-Hanna.

“Nossa teoria é que, à medida que a crosta engrossava no lado distante, o oceano de magma abaixo foi espremido para os lados, como pasta de dente sendo espremida de um tubo, até que a maior parte dele acabou no lado próximo,” explicou.

O novo estudo da cratera de impacto SPA revelou uma assimetria surpreendente e inesperada ao redor da bacia que apoia exatamente esse cenário: a manta de detritos do seu lado oeste é rica em tório radioativo, mas não no flanco oriental. Isso sugere que a ferida deixada pelo impacto criou uma janela através da crosta lunar, separando a crosta subjacente pelos últimos vestígios do oceano de magma enriquecido em KREEP da crosta “regular”.

Esperanças Futuras com as Amostras da Artemis

“Nosso estudo mostra que a distribuição e composição desses materiais correspondem às previsões que obtemos ao modelar as últimas fases da evolução do oceano de magma,” disse Andrews-Hanna. “Os últimos restos do oceano de magma lunar acabaram no lado próximo, onde vemos as maiores concentrações de elementos radioativos. No entanto, em algum momento anterior, uma camada fina e irregular do oceano de magma teria existido abaixo de partes do lado distante, explicando a ejeção radioativa em um lado da bacia de impacto SPA.”

Muitos mistérios envolvendo a 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 espaçonaves em órbita, como os utilizados neste estudo, fornecem aos pesquisadores uma ideia básica da composição da superfície lunar, de acordo com Andrews-Hanna. O tório, um elemento importante no material rico em KREEP, é fácil de identificar, mas obter uma análise mais detalhada da composição é uma tarefa mais complexa.

“Essas amostras serão analisadas por cientistas ao redor do mundo, incluindo aqui na Universidade do Arizona, onde temos instalações de ponta especialmente projetadas para esse tipo de análise,” disse ele.

“Com Artemis, teremos amostras para estudar aqui na Terra, e saberemos exatamente o que são,” afirmou. “Nosso estudo mostra que essas amostras podem revelar ainda mais sobre a evolução inicial da Lua do que se pensava.”