É fácil imaginar a lua como um pedaço de rocha sem atmosfera orbitando Terra. No entanto, embora não tenha ar respirável, o fiel companheiro satélite natural do nosso planeta tem uma atmosfera fina e tênue.
Os cientistas há muito se intrigam com a existência dessa tênue atmosfera ou “exosfera” e buscam o principal processo que a sustenta, mas novas pesquisas indicam que essa tênue atmosfera lunar ou “exosfera” deve sua existência à renovação e reposição causadas pelo violento bombardeio de rochas espaciais na Lua.
A equipe por trás da pesquisa sugere que a atmosfera da lua é sustentada principalmente, e tem sido assim há bilhões de anos, por esse ataque que causa um fenômeno chamado “vaporização por impacto”. Esse processo ocorre quando impactos levantam o solo lunar, vaporizando materiais que escapam para o espaço ou permanecem suspensos sobre a lua, renovando assim sua exosfera.
“Damos uma resposta definitiva que meteorito a vaporização por impacto é o processo dominante que cria a atmosfera lunar”, disse a líder da equipe Nicole Nie, professora assistente do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). disse em uma declaração. “A lua tem quase 4,5 bilhões de anos e, durante esse tempo, a superfície tem sido continuamente bombardeada por meteoritos. Mostramos que, eventualmente, uma atmosfera fina atinge um estado estável porque está sendo continuamente reabastecida por pequenos impactos por toda a lua.”
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A história de violência da lua
A superfície cheia de buracos e cicatrizes da lua é um lembrete geológico claro e óbvio de que ela foi salpicada de rochas espaciais ao longo de sua história de quase 4,5 bilhões de anos.
No início da vida da lua, o sistema solar infantil era violento e turbulento. Como resultado, a superfície lunar era frequentemente atingida por meteoritos maciços. Com o passar do tempo, as colisões entre sistema solar corpos moeram muitas rochas espaciais maiores. Isso significava que, conforme a lua envelhecia, o bombardeio continuava, mas os agressores diminuíam para “micrometeoroides” menores, partículas do espaço que são menores do que um grão de areia. No entanto, esses impactos menos dramáticos ainda eram suficientes para permitir que a vaporização do impacto continuasse e para repor continuamente a atmosfera da lua.
Os cientistas começaram a suspeitar que o ataque de rochas espaciais à Lua foi responsável, em parte, pela geração da exosfera quando NASAO Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) investigou a fina atmosfera da lua, as condições da superfície e as influências ambientais na poeira lunar em 2013.
Isso os levou a destacar dois processos que regeneram a exosfera. O primeiro foi a vaporização por impacto, o outro foi a “pulverização iônica”. Este último processo ocorre quando partículas carregadas de alta energia do sol, conhecidas como “vento solar“atingem a superfície lunar e transmitem energia aos átomos. Isso também faz com que esses átomos sejam arremessados para a exosfera.
“Com base nos dados do LADEE, parece que ambos os processos estão desempenhando um papel”, explicou Nie. “Por exemplo, mostrou que durante chuvas de meteoritos, você vê mais átomos na atmosfera, o que significa que os impactos têm um efeito.
“Mas também mostrou que quando a lua é protegida de o solcomo durante um eclipse, também há mudanças nos átomos da atmosfera, o que significa que o sol também tem impacto. Então, os resultados não foram claros ou quantitativos.”
Nie e colegas queriam determinar qual processo é o principal responsável por sustentar a atmosfera da lua. Para fazer isso, eles se voltaram para o solo lunar coletado durante as missões Apollo da NASA.
As respostas estão na terra
A equipe conseguiu tocar em dez amostras de solo lunar, cada uma medindo apenas 100 miligramas. Essa quantidade é tão pequena que Nie estimou que caberia em uma única gota de chuva.
Os pesquisadores começaram a isolar dois elementos nessas amostras: potássio e rubídio. Ambos os elementos são “voláteis”, o que significa que são facilmente vaporizados tanto por impactos de meteoritos quanto por pulverização solar causada pelo bombardeio do vento solar.
A equipe queria ver as proporções de diferentes “isótopos” de potássio e rubídio. Um isótopo é uma variação de um elemento que tem números diferentes de nêutrons em seu núcleo atômico. Isso significa que isótopos com mais nêutrons (o número de prótons não pode variar ao mudar o elemento para outro elemento) são mais pesados do que aqueles com menos.
A equipe previu que os isótopos leves de potássio e rubídio teriam mais probabilidade de ficar suspensos na exosfera da lua, enquanto os isótopos mais pesados cairiam de volta para a superfície lunar. No entanto, a vaporização de impacto e a pulverização iônica devem ter eficácia diferente em lançar isótopos na atmosfera lunar. Isso significa que observar a quantidade de isótopos pesados desses dois elementos no solo lunar e compará-la com a quantidade de isótopos mais leves nas amostras deve revelar qual desses dois processos é o mais dominante.
“Com a vaporização por impacto, a maioria dos átomos permaneceria na atmosfera lunar, enquanto com a pulverização iônica, muitos átomos seriam ejetados para o espaço”, disse Nie.
Nie e colegas descobriram que os solos continham principalmente isótopos pesados de potássio e rubídio. Isso lhes disse que a vaporização por impacto era o processo dominante pelo qual os átomos são vaporizados e elevados para formar a atmosfera da lua. Eles descobriram que 70% da exosfera foi gerada por impactos de meteoritos e vaporização por impacto, com 30% alocados aos ventos solares e pulverização iônica.
“A descoberta de um efeito tão sutil é notável, graças à ideia inovadora de combinar medições de isótopos de potássio e rubídio junto com modelagem quantitativa cuidadosa”, disse Justin Hu, pesquisador de solos lunares na Universidade de Cambridge, que não estava envolvido no estudo. “Essa descoberta vai além da compreensão da história da lua, pois tais processos podem ocorrer e podem ser mais significativos em outras luas e asteroides, que são o foco de muitas missões de retorno planejadas.”
Nie também reconhece que as descobertas da equipe simplesmente não teriam sido possíveis se não fosse pelo programa Apollo, que chegou ao fim com a Apollo 17 em dezembro de 1972.
“Sem essas amostras da Apollo, não seríamos capazes de obter dados precisos e medir quantitativamente para entender as coisas com mais detalhes”, concluiu Nie. “É importante para nós trazer amostras da lua e de outros corpos planetários, para que possamos desenhar imagens mais claras da formação e evolução do sistema solar.” A pesquisa da equipe foi publicada na sexta-feira (2 de agosto) no periódico A ciência avança.
Postado originalmente em Espaço.com.