A história do sistema lua-terra permanece misteriosa. Os cientistas acreditam que o sistema se formou quando um corpo do tamanho de Marte colidiu com a proto-Terra. A Terra acabou sendo a filha maior dessa colisão e reteve calor suficiente para se tornar tectonicamente ativo. A lua, sendo menor, provavelmente esfriou mais rapidamente e congelou geologicamente. O aparente dinamismo inicial da lua desafia essa idéia.
Novos dados sugerem que isso ocorre porque os elementos radioativos foram distribuídos exclusivamente após a colisão catastrófica de formação da lua. A lua da Terra, juntamente com o sol, é um objeto dominante no céu e oferece muitos recursos observáveis que fornecem evidências sobre como o planeta e o sistema solar se formaram. A maioria dos planetas do sistema solar possui satélites. Por exemplo, Marte tem duas luas, Júpiter tem 79 e Netuno tem 14. Algumas luas são geladas, algumas são rochosas, algumas ainda são geologicamente ativas e outras relativamente inativas. Como os planetas obtiveram seus satélites e por que eles têm as propriedades que possuem são questões que poderiam lançar luz sobre muitos aspectos da evolução do sistema solar inicial.
A lua é um corpo rochoso relativamente frio, com uma quantidade limitada de água e pouco processamento tectônico. Atualmente, os cientistas acreditam que o sistema Terra-lua se formou quando um corpo do tamanho de Marte apelidado de Theia – que na mitologia grega era mãe de Selene, a deusa da lua – colidiu catastroficamente com a proto-Terra, causando a mistura dos componentes de ambos os corpos.
Pensa-se que os detritos desta colisão se separaram rapidamente para formar a Terra e a Lua, talvez por alguns milhões de anos. A Terra acabou sendo maior e seu tamanho era adequado para se tornar um planeta dinâmico, com atmosfera e oceanos. A lua da Terra acabou sendo menor e não tinha massa suficiente para hospedar essas características. Assim, graças à dinâmica da colisão que formou o sistema Terra-Lua, a Terra exibe idiossincrasias, como reter substâncias voláteis como a água ou os gases que formam a atmosfera e ter calor interno suficiente para manter o vulcanismo planetário e as tectônicas a longo prazo. Décadas de observações demonstraram que a história lunar era muito mais dinâmica do que o esperado, com atividades vulcânicas e magnéticas ocorrendo há apenas um bilhão de anos atrás, muito mais tarde do que o esperado.
Uma pista de por que o lado próximo e distante da lua é tão diferente vem da forte assimetria observável em suas características de superfície. No lado próximo da Lua, perpetuamente voltado para a Terra, manchas escuras e claras são observáveis a olho nu. Os primeiros astrônomos denominaram maria dessas regiões escuras de “latim para ‘mares'”, pensando que eram corpos de água por analogia com a Terra. Usando telescópios, os cientistas conseguiram descobrir há mais de um século que na verdade não eram mares, mas crateras ou características vulcânicas mais prováveis.
Naquela época, a maioria dos cientistas supunha que o lado mais distante da lua, que eles nunca seriam capazes de ver, era mais ou menos como o lado mais próximo.
No entanto, como a lua é relativamente próxima da Terra, a apenas 380.000 km de distância, a Lua foi o primeiro corpo do sistema solar que os humanos foram capazes de explorar, primeiro usando naves espaciais sem tripulação e depois missões tripuladas. No final dos anos 1950 e início dos anos 1960, sondas espaciais sem tripulação lançadas pela URSS devolveram as primeiras imagens do lado oposto da lua, e os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que os dois lados eram muito diferentes. O outro lado quase não tinha maria. Apenas 1% do lado oposto foi coberto com maria em comparação com ~ 31% para o lado próximo. Os cientistas ficaram intrigados, mas suspeitaram que essa assimetria oferecesse pistas sobre como a lua se formava.
No final dos anos 1960 e início dos anos 1970, as missões Apollo da NASA pousaram seis naves espaciais na lua, e os astronautas trouxeram 382 kg de rochas lunares para tentar entender a origem da lua usando análise química. Tendo amostras em mãos, os cientistas descobriram rapidamente que a escuridão relativa desses fragmentos era devida à sua composição geológica e eram, de fato, atribuíveis ao vulcanismo. Eles também identificaram um novo tipo de assinatura de rocha denominada KREEP – abreviação de rocha enriquecida em potássio (símbolo químico K), elementos de terras raras (REE, que incluem cério, disprósio, érbio, európio e outros elementos raros na Terra). ) e fósforo (símbolo químico P), associado à maria. Mas por que o vulcanismo e essa assinatura do KREEP deveriam ser distribuídos de maneira tão desigual entre os lados mais próximo e mais distante da lua apresentaram um quebra-cabeça.
Agora, usando uma combinação de observação, experimentos de laboratório e modelagem computacional, cientistas do Instituto de Ciências da Vida da Terra no Instituto de Tecnologia de Tóquio, Universidade da Flórida, Instituto Carnegie de Ciências, Universidade de Towson, Centro Espacial Johnson da NASA e Universidade de O Novo México descobriu novas pistas sobre como a lua ganhou sua assimetria do lado próximo e do lado oposto. Essas pistas estão ligadas a uma propriedade importante do KREEP.
Potássio (K), tório (Th) e urânio (U) são elementos radioativamente instáveis. Isso significa que eles ocorrem em uma variedade de configurações atômicas que possuem números variáveis de nêutrons. Esses átomos de composição variável são conhecidos como isótopos, alguns dos quais são instáveis e desmoronam para produzir outros elementos, produzindo calor.
O calor do decaimento radioativo desses elementos pode derreter as rochas em que estão contidos, o que pode explicar parcialmente sua co-localização.
Este estudo mostra que, além do aquecimento aprimorado, a inclusão de um componente KREEP nas rochas também reduz a temperatura de fusão, compondo a atividade vulcânica esperada a partir de modelos de decaimento simplesmente radiogênicos. Como a maioria desses fluxos de lava foi implantada no início da história lunar, este estudo também adiciona restrições sobre o momento da evolução da lua e a ordem em que vários processos ocorreram na lua.
Este trabalho exigiu a colaboração de cientistas que trabalham com teoria e experimentos. Após realizar experimentos de derretimento em alta temperatura de rochas com vários componentes do KREEP, a equipe analisou as implicações que isso teria no tempo e no volume da atividade vulcânica na superfície lunar, fornecendo informações importantes sobre os estágios iniciais da evolução do sistema Terra-Lua.
O co-autor do ELSI Matthieu Laneuville diz: “Devido à relativa falta de processos de erosão, a superfície da lua registra eventos geológicos do início da história do sistema solar. Em particular, as regiões do lado próximo da lua têm concentrações de elementos radioativos como U e Th, ao contrário em qualquer outro lugar da Lua. Compreender a origem desses enriquecimentos U e Th locais pode ajudar a explicar os estágios iniciais da formação da Lua e, como conseqüência, as condições na Terra primitiva. ”
Os resultados deste estudo sugerem que a maria enriquecida em KREEP da lua influenciou a evolução lunar desde a formação da lua. Laneuville acha que evidências para esses tipos de processos não simétricos e auto-amplificantes podem ser encontradas em outras luas do nosso sistema solar e podem ser onipresentes em corpos rochosos em todo o universo.
Publicado em 26/06/2020 04h15
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