Sem um campo magnético, a superfície da Lua fica exposta ao vento solar. Eles poderiam ter depositado recursos como água e combustível potencial de foguete na superfície da Lua por bilhões de anos.
Ao redor da Terra está um poderoso campo magnético criado pelo ferro líquido girando no núcleo do planeta. O campo magnético da Terra pode ser quase tão antigo quanto a própria Terra – e está em forte contraste com a Lua, que carece completamente de um campo magnético hoje.
Mas o núcleo da Lua gerou um campo magnético no passado?
Na década de 1980, geofísicos estudando rochas trazidas pelos astronautas da Apollo concluíram que a Lua já teve um campo magnético tão forte quanto o da Terra. Mas um campo magnético robusto requer uma fonte de energia, e o núcleo da Lua é relativamente pequeno. Durante décadas, os cientistas lutaram para resolver este enigma: como um núcleo tão pequeno poderia criar um campo magnético forte?
Sou professor de geofísica e estudo o campo magnético da Terra há mais de 30 anos. Recentemente, montei uma equipe para usar novas técnicas científicas para reexaminar as evidências da magnetização lunar. Descobrimos que a Lua não tinha, de fato, um campo magnético de longa duração. Essa descoberta não apenas muda a compreensão moderna da história geológica da Lua, mas também tem implicações importantes para a presença de recursos na Lua que podem ser críticos para a futura exploração humana.
Por que uma lua magnética?
Certas rochas têm a capacidade extraordinária de preservar registros de campos magnéticos passados quando contêm minerais com átomos de ferro que se alinham com um campo magnético conforme a rocha esfria e se solidifica. Os melhores minerais magnéticos para preservar a evidência de um campo são minúsculos – mil vezes menores que a largura de um fio de cabelo humano – porque é preciso muita energia para reorganizar seus átomos.
Geofísicos que estudam o magnetismo antigo recriam esse processo, reaquecendo amostras de rochas na presença de campos magnéticos conhecidos e comparando o novo alinhamento dos átomos de ferro com a orientação dos átomos de ferro antes de a rocha ser reaquecida. Isso permite que os pesquisadores aprendam sobre os campos magnéticos anteriores.
Os primeiros pesquisadores que estudaram as primeiras rochas trazidas da Lua por astronautas dos EUA queriam usar este método para estudar o magnetismo lunar. Mas eles enfrentaram problemas. As rochas lunares contêm um certo tipo de ferro – chamado ferro nativo – que é facilmente alterado pelo calor. Além disso, os grãos de ferro nativo nas rochas lunares às vezes são relativamente grandes, tornando-os menos propensos a registrar com segurança os campos magnéticos passados.
Da década de 1970 em diante, os geofísicos usaram métodos alternativos sem aquecimento para estudar o magnetismo da Lua. Eles descobriram que algumas amostras lunares registraram fortes campos magnéticos, sugerindo que a Lua teve um campo magnético por mais de 2 bilhões de anos.
Mas esse resultado apenas aprofundou o enigma. A questão de como o núcleo da Lua poderia produzir um forte campo magnético permaneceu sem solução.
Kristin Lawrence, CC BY-ND
Uma teoria alternativa
Nos experimentos, algumas amostras da Apollo mostraram evidências de campos magnéticos fortes, mas outras não. Alguns pesquisadores atribuíram a falta de magnetização à presença de grandes grãos de ferro nativo que eram gravadores magnéticos ruins. Mas muitas das amostras também continham pequenos grãos de ferro que deveriam ter registrado um campo.
Existem dúvidas de longa data sobre as técnicas de não aquecimento que os pesquisadores usaram nas amostras da Apollo. Alguns cientistas os chamam de métodos de “último recurso” e concluem que as incertezas nos dados coletados dessa forma eram tão grandes que qualquer interpretação deve ser vista como especulação.
Alternativamente, outro grupo de cientistas sugeriu por décadas que quando meteoritos atingem a Lua, eles criam um plasma empoeirado – um gás de íons e elétrons – que poderia gerar um forte campo magnético e magnetizar rochas lunares perto da zona de impacto.
Em 2008, a geofísica Kristin Lawrence decidiu revisitar a questão da magnetização lunar usando uma técnica de reaquecimento aprimorada. Em contraste com os pesquisadores que originalmente estudaram as amostras, ela foi incapaz de detectar qualquer evidência definitiva de um campo magnético passado. A abordagem que Lawrence e sua equipe usaram foi melhor do que os testes sem aquecimento, mas seus resultados ainda não foram conclusivos. Ela sentiu que estava no caminho certo, porém, e foi quando ela se voltou para mim e meu laboratório para obter ajuda.
Em 2011, Lawrence nos trouxe uma coleção de amostras lunares para testar. Estávamos desenvolvendo técnicas para identificar cristais de silicato individuais de tamanho milimétrico que contêm apenas grãos de ferro muito pequenos e têm propriedades de registro ideais. Em seguida, usamos um magnetômetro supercondutor ultrassensível e um laser especial de dióxido de carbono para aquecer rapidamente essas amostras de forma a evitar a alteração de seus minerais de ferro. Descobrimos que quase todas as rochas tinham sinais magnéticos profundamente fracos.
No momento deste primeiro teste, ainda estávamos aprimorando o método, então não podíamos dizer com certeza se as amostras haviam se formado em uma Lua sem um campo magnético. Mas temos aprimorado nossos métodos de teste e, no ano passado, decidimos revisitar as amostras da Apollo.
Definitivamente, descobrimos que algumas das amostras de fato continham minerais magnéticos capazes de preservar sinais de alta fidelidade de campos magnéticos antigos. Mas as rochas não registraram tais sinais. Isso sugere que a Lua careceu de um campo magnético durante quase toda a sua história.
Então, o que explica as descobertas anteriores de uma Lua magnética? A resposta estava em uma das amostras: um pequeno pedaço de vidro escuro contendo minúsculas partículas de ferro-níquel.
O vidro foi feito por um impacto de meteorito e mostrou evidências claras de um forte campo magnético. Mas foi formado há apenas cerca de 2 milhões de anos. Quase todos os geofísicos concordam que a Lua não tinha um campo magnético naquela época, porque após 4,5 bilhões de anos de resfriamento não havia calor suficiente para alimentar a agitação do ferro no núcleo da Lua para gerar um campo. A assinatura magnética do vidro combinou simulações de campos magnéticos que podem ser gerados por impactos de meteoros. Isso mostrou que os impactos de meteoritos por si só podem criar fortes campos magnéticos que magnetizam as rochas próximas. Isso poderia explicar os altos valores relatados anteriormente de algumas rochas da Apollo.
Juntas, acredito que essas descobertas resolvem o mistério de uma lua aparentemente magnética.
Michael Osadciw / U. Rochester, CC BY-ND
Proteção magnética e recursos lunares
Esta nova visão do magnetismo lunar tem enormes implicações para a presença potencial de recursos valiosos, bem como informações sobre o antigo Sol e a Terra que podem estar enterrados nos solos lunares.
Os campos magnéticos atuam como escudos que evitam que as partículas solares cheguem a um planeta ou lua. Sem um campo magnético, o vento solar pode atingir a superfície da Lua diretamente e implantar elementos como hélio-3 e hidrogênio no solo.
O hélio-3 tem muitas aplicações, mas, o mais importante, pode ser uma fonte de combustível para a fusão nuclear e futura exploração planetária. O valor do hidrogênio vem do fato de que ele pode se combinar com o oxigênio para formar água, outro recurso crucial no espaço.
Como a Lua não tinha um campo magnético de longa duração, esses elementos poderiam ter se acumulado no solo bilhões de anos a mais do que se pensava.
Também há valor científico. Elementos incorporados pelo vento solar podem lançar luz sobre a evolução do sol. E conforme a Lua passa pelo campo magnético da Terra, elementos da atmosfera da Terra podem ser depositados na superfície lunar e podem conter pistas sobre a Terra primitiva.
A ausência de um campo magnético de longa duração na Lua pode parecer uma perda para alguns, mas acredito que pode desbloquear uma bonança científica e um estoque valioso de recursos potenciais.
Publicado em 21/08/2021 16h48
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