Astrônomos dizem que a Lua está ‘absorvendo’ moléculas da atmosfera da Terra; entenda

Partículas da atmosfera terrestre têm sido carregadas para o espaço pelo vento solar e vêm se depositando na Lua há bilhões de anos, misturando-se ao solo lunar, de acordo com um novo estudo.

A pesquisa lança nova luz sobre um enigma que persiste há mais de meio século, desde que as missões Apollo trouxeram de volta amostras lunares com vestígios de substâncias como água, dióxido de carbono, hélio e nitrogênio incorporados ao regolito — a camada superficial poeirenta da Lua.

Estudos iniciais teorizaram que o Sol era a fonte de algumas dessas substâncias. Mas, em 2005, pesquisadores da Universidade de Tóquio sugeriram que elas também poderiam ter se originado na atmosfera de uma Terra jovem, antes de o planeta desenvolver um campo magnético há cerca de 3,7 bilhões de anos.

Os autores suspeitavam que o campo magnético, uma vez estabelecido, teria interrompido esse fluxo ao aprisionar as partículas e tornar difícil ou impossível que escapassem para o espaço.

Agora, a nova pesquisa derruba essa suposição ao sugerir que o campo magnético da Terra pode ter ajudado, em vez de bloqueado, a transferência de partículas atmosféricas para a Lua — um processo que continua até hoje.

“Isso significa que a Terra tem fornecido gases voláteis como oxigênio e nitrogênio ao solo lunar durante todo esse tempo”, afirmou Eric Blackman, coautor do novo estudo e professor do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Rochester, em Nova York.

“Há muito tempo se acredita que a Lua se formou inicialmente a partir do impacto de um asteroide com a proto-Terra, durante o qual ocorreu muita mistura inicial desses voláteis da Terra para a Lua”, acrescentou ele por e-mail. “Nossos resultados mostram que ainda há compartilhamento de voláteis, mesmo ao longo de bilhões de anos.”

A presença de elementos úteis como oxigênio e hidrogênio na superfície lunar pode ser de interesse para a exploração da Lua.

“Missões lunares e, eventualmente, colônias lunares que possam surgir algum dia provavelmente precisariam ter recursos autossustentáveis que não precisem ser levados da Terra”, disse Blackman.

“Por exemplo, pesquisadores estudam como a água do regolito lunar poderia ser processada e como hidrogênio e oxigênio poderiam ser extraídos para produzir combustível. Há também estudos sobre combustíveis à base de amônia, que se beneficiariam do nitrogênio levado à Lua pelo vento solar. Assim, esse material transportado pelo vento solar se incorpora ao solo e passa a fazer parte dos recursos locais que essas inovações poderiam explorar.”

Um registro químico valioso

Para o novo estudo, os pesquisadores utilizaram simulações computacionais e testaram dois cenários. Um deles considerava um vento solar forte — um fluxo de partículas em alta velocidade proveniente do Sol — e a ausência de um campo magnético ao redor da Terra.

O outro previa um vento solar mais fraco e um campo magnético terrestre forte. Esses cenários correspondem, de forma aproximada, a um estado antigo e a um estado moderno do nosso planeta. O cenário da Terra moderna mostrou-se o mais eficaz na transferência de fragmentos da atmosfera terrestre para a Lua.

Em seguida, os pesquisadores compararam os resultados com dados obtidos diretamente da análise do solo lunar em estudos anteriores.

“Usamos amostras lunares trazidas à Terra pelas missões Apollo 14 e 17 para validar nossos resultados”, disse Shubhonkar Paramanick, estudante de pós-graduação do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Rochester. Paramanick foi o autor principal do estudo, publicado em dezembro na revista Nature Communications Earth & Environment.

“Temos esse vento solar atingindo a atmosfera terrestre, e então a atmosfera terrestre escapando. Assim, tentamos determinar qual seria a proporção de mistura desse material, ou distinguir quais partículas são de origem solar e quais são de origem terrestre”, acrescentou.

Campo magnético da Terra

O campo magnético da Terra é gerado por correntes elétricas produzidas pelo movimento de ferro e níquel fundidos no núcleo externo líquido do planeta. Ele se estende por grandes distâncias no espaço, formando um escudo que desvia grande parte do vento solar, que de outra forma erodiria a atmosfera.

Quando o campo magnético interage com o vento solar, cria-se a magnetosfera — uma estrutura semelhante a um cometa, com uma frente comprimida e uma longa cauda.

Quando partículas do vento solar são canalizadas ao longo das linhas da magnetosfera perto dos polos, surgem as auroras, também conhecidas como luzes do norte e do sul.

A forma da magnetosfera explica por que o vento solar pode arrancar algumas partículas da atmosfera terrestre e guiá-las para o espaço. Ela também permite que uma fração maior da atmosfera da Terra seja transportada para a Lua do que no modelo de uma Terra sem magnetização, ou da Terra antiga, segundo Blackman.

“O campo magnético não é puramente protetor por duas razões: ele exerce uma pressão que infla um pouco a atmosfera da Terra, dando ao vento solar um pouco mais de acesso à atmosfera”, explicou.

“E, quando a Lua está em sua fase de lua cheia em sua órbita, ela passa por uma região chamada ‘cauda magnética’, onde o campo magnético abre um canal que permite que o material atmosférico expelido siga um caminho mais direto até a Lua.”

A Lua atravessa a cauda magnética por alguns dias a cada mês, e as partículas se depositam na superfície lunar, onde se incorporam ao solo, já que a Lua não possui atmosfera para bloqueá-las.

Compreender a história dessa interação entre a Lua e a Terra é importante porque ela fornece um valioso registro químico — ou seja, informações sobre a atmosfera antiga da Terra que podem estar contidas no solo lunar, argumenta o estudo.

A composição da atmosfera, segundo Blackman, está ligada à evolução da vida em diferentes estágios da história da Terra.

Uma nova perspectiva

Kentaro Terada, professor de cosmoquímica isotópica e geoquímica da Universidade de Osaka, no Japão, disse ter ficado satisfeito ao ver suas observações corroboradas teoricamente.

Terada liderou um estudo de 2017 que mostrou como o vento solar e o campo magnético da Terra transportaram oxigênio para a Lua, mas não participou da nova pesquisa.

“Há muito tempo se reconhece que a Terra e a Lua coevoluíram fisicamente desde sua formação”, disse ele em um e-mail.

A descoberta de meteoritos lunares e a observação de fluxos de partículas da Terra transportadas pelo vento solar revelam uma nova perspectiva: “os dois corpos também influenciaram um ao outro quimicamente — uma espécie de troca de material”, explicou, acrescentando que o artigo é “altamente empolgante em sua discussão abrangente da história da Terra”.

Pistas sobre a Terra

A Lua guarda pistas sobre a história e a evolução da Terra, e este novo estudo reforça essa ideia, segundo Simeon Barber, pesquisador sênior da Open University, no Reino Unido, que não participou do trabalho.

O estudo também é oportuno, acrescentou, devido à recente obtenção de novas amostras de solo lunar jovem pela missão chinesa Chang’e-5 em 2020, bem como das primeiras amostras do lado oculto da Lua pela Chang’e-6 em 2024, o que oferece a oportunidade de testar ainda mais essas conclusões.

Além disso, afirmou Barber, o trabalho ajudará a orientar a interpretação dos resultados de futuras sondas robóticas lunares capazes de medir diretamente os elementos voláteis no regolito lunar.

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