O pólo sul da Lua esconde um segredo de 4 bilhões de anos

O estudo, publicado em 8 de outubro em Naturezapinta um quadro vívido da violenta história inicial da lua. Também poderia lançar luz sobre um dos mistérios duradouros da ciência lunar: por que o lado oculto da Lua apresenta muitas crateras, enquanto o lado próximo, que acolheu as aterragens da Apollo nas décadas de 1960 e 1970, é comparativamente suave.

Há cerca de 4,3 mil milhões de anos, quando o sistema solar ainda era jovem, um enorme asteróide atingiu o lado oculto da Lua. O impacto colossal escavou a bacia do Pólo Sul-Aitken (SPA), uma imensa cratera medindo cerca de 1.900 quilômetros de norte a sul e 1.600 quilômetros de leste a oeste. Sua forma oval e alongada sugere que o asteroide atingiu um ângulo, e não de frente.

Ao comparar a SPA com outros locais de impacto gigantescos em todo o Sistema Solar, a equipa de Andrews-Hanna encontrou um padrão consistente: estas enormes crateras estreitam-se na direção em que o impactor se deslocava, formando uma forma semelhante a uma lágrima ou a um abacate. Contrariamente às suposições anteriores de que o asteróide veio do sul, a sua análise mostra que a bacia SPA se estreita em direcção ao sul, o que significa que o asteróide provavelmente veio do norte. Os pesquisadores determinaram que a borda sul, ou inferior, deveria ser enterrada sob espessas camadas de detritos expelidos das profundezas da lua, enquanto a extremidade norte, superior, deveria conter menos deste 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 na Lua, onde a maior parte do material ejetado, material das profundezas do interior da Lua, deve ser empilhado”, disse ele.

Outras evidências de um impacto norte-sul vieram do estudo da topografia da lua, da espessura da crosta e da química da superfície. Juntas, estas pistas não só fortalecem a hipótese da origem norte do asteróide, mas também revelam novos detalhes sobre a estrutura interna da lua e como esta evoluiu ao longo do tempo.

Os cientistas há muito acreditam que a lua primitiva já foi completamente derretida, formando um “oceano de magma” global. À medida que esfriava, os minerais mais densos afundavam para criar o manto, enquanto os mais leves flutuavam para cima para formar a crosta. Alguns elementos, no entanto, não conseguiram se encaixar perfeitamente nessas camadas sólidas e acumularam-se nos últimos restos de material fundido. Esses ingredientes residuais incluíam potássio, elementos de terras raras e fósforo – conhecidos coletivamente como “KREEP”, com o “K” representando o símbolo químico do potássio. Andrews-Hanna observou que estes elementos estão invulgarmente concentrados no lado próximo da Lua.

“Se você já deixou uma lata de refrigerante no freezer, deve ter notado que, à medida que a água fica sólida, o xarope de milho rico em frutose resiste ao congelamento até o fim e, em vez disso, fica concentrado nos últimos pedaços de líquido”, disse ele. “Achamos que algo semelhante aconteceu na lua com o KREEP.”

À medida que arrefeceu ao longo de muitos milhões de anos, o oceano de magma solidificou-se gradualmente em crosta e manto. “E eventualmente você chega a esse ponto em que resta apenas aquele pouquinho de líquido imprensado entre o manto e a crosta, e esse é esse material rico em KREEP”, disse ele.

“Todo o material rico em KREEP e elementos produtores de calor de alguma forma ficaram concentrados no lado próximo da Lua, fazendo com que ela aquecesse e levando a um intenso vulcanismo que formou as planícies vulcânicas escuras que proporcionam a visão familiar da ‘face’ 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 crosta da Lua é muito mais espessa no lado oposto do que no lado próximo voltado para a Terra, uma assimetria que confunde os cientistas até hoje. Esta 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 se tornava mais espessa no lado mais distante, o oceano de magma abaixo era espremido para os lados, como pasta de dente sendo espremida de um tubo, até que a maior parte acabasse no lado mais próximo”, disse ele.

O novo estudo da cratera de impacto SPA revelou uma assimetria impressionante e inesperada em torno da bacia que suporta exactamente esse cenário: a manta de material ejectado no seu lado ocidental é rica em tório radioactivo, mas não no seu flanco oriental. Isto sugere que o corte deixado pelo impacto criou uma janela através da pele da lua bem na fronteira que separa a crosta subjacente aos últimos remanescentes do oceano de magma enriquecido com KREEP da crosta “regular”.

“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”, disse Andrews-Hanna. “Os últimos resíduos do oceano de magma lunar acabaram no lado mais 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 outro lado, explicando o material ejetado radioativo em um lado da bacia de impacto da SPA.”

Muitos mistérios que cercam a história inicial da Lua ainda permanecem e, assim que os astronautas trouxerem amostras de volta à Terra, os investigadores esperam encontrar mais peças do puzzle. Dados de sensoriamento remoto coletados por espaçonaves em órbita como os usados ​​para este 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 detectar, mas obter uma análise mais detalhada da composição é um trabalho mais pesado.

“Essas amostras serão analisadas por cientistas de todo o mundo, inclusive aqui na Universidade do Arizona, onde temos instalações de última geração especialmente projetadas para esse tipo de análise”, disse ele.

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