Mistura complexa de elementos foi encontrada em cratera de impacto na superfície lunar promovido há quase um ano. Água em superfície de satélite poderia ser suficiente para base humana.

O solo lunar é mais rico do que se pensava até agora, com vestígios de prata em meio a uma mistura complexa de elementos e componentes encontrados dentro de uma das crateras da Lua, revelou um estudo publicado nesta quinta-feira (21/10/2010).

Pesquisadores da Brown University, que analisaram partículas de poeira lunar, obtidas por um impacto realizado pela NASA no ano passado, descobriram uma surpreendentemente rica mistura que, além de prata, incluiu água e compostos como hidroxila, monóxido de carbono, dióxido de carbono, amônia, sódio livre, cálcio, magnésio e 1,55 g de álcool para cada 100 g de gelo.

"Este lugar parece um baú de tesouros de elementos, de compostos que foram liberados por toda a Lua, e pararam neste local, em permanente escuridão", afirmou o geólogo da Brown University, Peter Schultz, professor de ciências geológicas na Brown University e chefe das pesquisas que foram publicadas em seis artigos na edição de hoje (22) da revista Science.

As partículas lunares foram coletadas quando um foguete da NASA atingiu a Lua cerca de um ano atrás, dando a cientistas a oportunidade de aprender sobre a composição do solo nos pólos da Lua, algo que nunca havia sido examinado.

Média anual de temperatura no pólo sul da Lua; local de impacto da LCROSS demarcado (Foto: Science/AAAS)As descobertas foram feitas pelo Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), um experimento de US$ 79 milhões no âmbito do qual a NASA enviou uma sonda acoplada a um estágio vazio de um foguete Centaur para colidir com a cratera Cabeus, de 96 km, no pólo sul lunar, uma das regiões mais frias do sistema solar, com temperatura semelhante à encontrada em Plutão. Isto porque o pequeno eixo de inclinação de rotação da Lua faz com que o solo dos pólos permaneça sempre a sombra da luz solar. Sem receber a energia do sol, a temperatura destas regiões se mantém entre -238ºC e -173ºC. Temperaturas tão baixas que quase todas as substâncias voláteis ficam presas por ali, sem se dispersar.

O foguete se desacoplou da sonda e acertou a cratera a uma velocidade de 9.000 km/h (aproximadamente ¼ da velocidade de impacto do impactor que atingiu o cometa Temple 1 em 2005 durante a missão Deep Impact, da NASA), provocando a elevação de uma enorme pluma de material do fundo da cratera, que permaneceu intocado pela luz do sol durante bilhões de anos. O choque criou uma cratera de 25-30 metros de largura e algo em torno de 4 a 6 toneladas de detritos, poeira e vapor subiu mais de 1,5 km, como numa explosão, até à luz do Sol. Quem acompanho a transmissão pela internet ficou desapontado: a pluma não foi visível.

Pluma levantada por impacto de estágio de fogete cerca de 20 segundos após o impacto contra Cabeus (Foto: Science/AAAS)

Em um estudo associado à missão, um grupo liderado por Paul Hayne, da University of California, em Los Angeles, usou sensores de calor da sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), em órbita da Lua, para analisar o choque, que produziu calor suficiente para elevar a temperatura de uma área de 20-300m² de -233°C para 677°C. "A água deve ter sido vaporizada instantaneamente", disse Hayne.

Segundo os pesquisadores, o calor foi suficiente para liberar quase 300kg de água nos quatro minutos após o golpe – quando a sonda LCROSS atravessou a pluma, coletando e enviando informações, e também se chocou contra a superfície. Segundo Hayne, "A cratera teria ficado soltando vapor por todo este tempo". Ele disse que a LCROSS deve ter atingido uma mistura de gelo e solo ao invés de uma camada de gelo sobre uma superfície sólida.

Medição de temperatura feita pelo LRO após o impacto, indicado pela seta (Foto: Science/AAAS)

Schultz afirmou que a explosão ocorreu 0,4 segundo após o impacto. Esta é, segundo ele, "uma característica de um alvo fofo".

     

Cerca de 90 minutos após a colisão, o LRO passou sobre o local do impacto – que estava a -173°C – e coletou dados sobre as substâncias que formavam a névoa.

Em novembro do ano passado, a NASA divulgou os primeiros resultados do experimento, ao anunciar a descoberta de uma "quantidade significativa" de água congelada na lua.

Prata  Em seu estudo, Schultz destacou que as missões Apollo, já haviam encontrado não apenas vestígios de prata, mas também ouro, na face da Lua voltada para a Terra. Agora, a descoberta de prata na cratera Cabeus sugere que átomos de prata de toda a Lua migraram para os pólos.

Schultz advertiu, no entanto, que a concentração relativamente escassa de prata detectada na cratera "não significa que possamos minerar a Lua para extraí-la".

Segundo ele, "Este é um grande reservatório de nosso clima cósmico". "Isso reflete as coisas que atingem a Lua.”

A descoberta foi feita com o LAMP, um espectrógrafo ultravioleta no LRO. Uma equipe liderada por Randy Gladstone, do Southwest Research Institute, em San Antonio, Texas, encontrou traços de fases incluindo hidrogênio, cálcio, magnésio, monóxido de carbono e cerca de 100 kg de mercúrio. Schultz acrescenta que os instrumentos da sonda também encontraram hidrocarbonetos leves, prata, dióxido de carbono e compostos com enxofre.

Duas fortes linhas de emissão ultravioleta de prata foram uma grande surpresa. Por terem sido detectada poucos segundos após o impacto, Anthony Colaprete, pesquisador do LRO no Ames Research Center, da NASA, em Moffett Field, Califórnia, e seus colegas acreditam que ela esteja numa camada subterrânea de rochas.

Para criar as linhas espectrais observadas, a prata teria de ser mais concentrada do que 100 ppb (partes por bilhão) nas rochas trazidas pelas Apollos. Na Terra, a prata é concentrada por processos geológicos como água corrente, mas tais processos não ocorrem na Lua.

O que estaria concentrando-a? Segundo uma teoria, elementos voláteis, como mercúrio e magnésio, podem "pular" pela superfície da Lua um átomo por vez até que cheguem a uma "armadilha gelada" – como a cratera permanentemente no escuro contra a qual a sonda se chocou – e "colem".

Usualmente, a prata não é considerada volátil, mas Robert Wegeng, do Pacific Northwest National Laboratory, em Richland, Washington, que não participa da missão, diz que ela provavelmente se comporta volatilmente nas condições de vácuo e temperatura da Lua. Outros metais comuns, como telúrio, índio e selênio, podem se comportar da mesma foram, diz ele.

Paul Spudis, do Lunar and Planetary Institute, em Houston, Texas, alerta que linhas espectrais não são definitivas. "Realmente precisamos de uma missão de um jipe [robótico] na superfície", ele diz. "Podemos argumentar sobre espectros de emissão de agora até o dia do juízo final, mas quero uma medição no local antes de finalmente acreditar."

Preservado Com tantos minerais, cientistas podem examinar as abundâncias relativas e começar a especular sobre os objetos que têm atingido a Lua. Parte do material se parece muito com o que é encontrado em cometas. Outros minerais se parecem com o que é produzido por reações químicas que ocorrem em superfícies muito frias.

Modelo de profundidades nas quais menos de 1kg/m² gelo seria sublimado por bilhão de anos; áreas coloridas: gelo permanente; branco: locais onde gelo pode ser preso à superficie por "armadilha"; cinza: temperaturas do subsolo não permitem "armadilha" em 1m de profunddade (Foto: Science/AAAS)"O que realmente é animador para mim é que Cabeus pode ser um local de impacto de cometa", disse Colaprete. "Acho que o melhor modelo agora, dados os compostos que vemos, é de que Cabes é realmente um local de impacto de cometa."

Mercúrio e prata – cujos gases são muito pesados para escapar para o espaço – provavelmente chegaram às "armadilhas" nos pólos após serem liberados de algum outro lugar no solo lunar por impactos de cometas e asteroides. "Não é simplesmente o vento solar implantando [elementos] no solo. Isto vem de coisas que chegam à Lua, migrando e encontrando este lugar", explicou Schultz.

As "armadilhas" podem preservar materiais trazidos ao sistema solar interno por bombardeios antigos, como asteroides (água já foi encontrada em dois), concorda Humberto Campins, cientista planetário na University of Central Florida, em Orlando, que não esteve envolvido com a missão LCROSS.

Como as calotas polares de gelo da Terra, diz Hayne, as "armadilhas" polares da Lua contém muita informação sobre a história geológica do astro. Mas os núcleos de gelo mais profundos retirados da Terra têm apenas algumas centenas de milhares de anos. Os pólos lunares contém material que pode estar congelado lá há bilhões de anos. "Estamos virando uma página muito nova no estudo da Lua", disse Schultz.

Lua azul  "É uma nova visão sobre o pólo sul lunar, não só pelos compostos, mas pela incrível variedade deles que são de grande importância para a análise científica", disse em entrevista coletiva.

O impacto possibilitou que cientistas estimassem o total de concentração de gelo na cratera: cerca de 5,6% da massa total no interior da Cabeus pode ser atribuída ao gelo. Segundo Colaprete, calcula-se que haja 4 bilhões de litros num rio de 10 quilômetros do local do impacto, o que seria suficiente para encher 1.500 piscinas olímpicas. A estimativa, claro, foi feita apenas com o que os cientistas puderam detectar, podendo haver mais.

"Cinco por cento é muita água”, disse. Pode não parecer tão úmido para os padrões terrestres, "mas se considerar-se que há lugares na Lua que são mais úmidos do que lugares na Terra, é um choque!" Ele acrescenta que 1000 kg de solo lunar contém mais de 45 litros de água.

A descoberta vai contra todo o argumento anterior de que a Lua é seca e um lugar desolado que não contem água. "Isto é mais úmido do que alguns lugares na Terra", disse Colaprete.

As areias do Saara dão 2-5% água fortemente ligada a minerais. Na cratera Cabeus, a água está na forma de grãos gelo quase puros misturados com o resto do solo e é fácil de ser extraída. Segundo Colaprete, o gelo pode ser até 5,5% da mistura. "Este é um número grande, maior do que eu acho que todos estavam esperando", disse.

"Para que cristais de gelo durem mais do que um minuto, eles precisam ser 90 ou 80% gelo de água", disse. "Do contrário, vão sublimar, evaporar na luz do Sol."

    Estima-se que cerca de 150 litros de gelo e vapor foram liberados durante a experiência. À primeira vista, pode não parecer muito – 150 litros é o que uma máquina de lavar comum comporta –, mas representa o dobro do volume que os pesquisadores esperavam encontrar."O que encontramos foi, eu diria, um oásis em um deserto ao contrário na Lua, que possui alta concentração de água com relação à Lua e muitos outros materiais", disse Colaprete.
    Encontrar grandes quantidades de água congelada na Lua teria importantes implicações para a exploração espacial. Se astronautas visitassem a cratera, eles poderiam utilizar oito carrinhos de mão de solo para obter 40-52 litros de água. Não seria possível que provesse apenas água e oxigênio para uma base tripulada, mas também daria uma fonte de hidrogênio para combustível de foguetes, que poderiam ser usados para voltar para a Terra ou ir para Marte.

Mapa da abundância de hidrogênio em Cabeus; acima temperaturas no subsolo; dados: LRO; locais de impacto estão demarcados por estrelas: verde para LCROSS e amarelo para o foguete (Foto: Science/AAAS)

Segundo Colaprete, extrair gases da água se torna proveitoso a partir do momento em que a quantidade de água no solo lunar se eleva acima de 1%. Nos níveis encontrados, astronautas poderiam extrair mais de 100 litros de água de cada metro cúbico, disse Ian Crawford, cientista planetário no Birkbeck College, London.

    "Se você tem esta quantidade de água no regolito lunar [uma camada de material solto que cobre a rocha sólida] há poucos meros de profundidade, ela começa a se tornar útil. Mesmo que esteja no fundo de uma cratera, é mais fácil extrair oxigênio e hidrogênio da água do que de foguetes na superfície.
    "A descoberta de água em forma de gelo e outros elementos, principalmente mercúrio – aparentemente na mesma quantidade que a água encontrada – e hidrogênio, poderão reduzir a necessidade de transporte e armazenamento de recursos usados por astronautas. "O hidrogênio poderia ser uma fonte usada em missões futuras", disse Colaprete. Já o mercúrio poderia ser tóxico para astronautas.

Concepção artística da LCROSS logo após a separação do foguete (Foto: NASA)

      A notícia chega no mesmo ano em que os EUA decidem não mais enviar uma missão tripulada à Lua em 2020 devido à falta de verbas, além de passar as viagens de ônibus espaciais para a iniciativa privada.

    Schultz espera que o estudo da Lua continue. "Acho que os pólos acabaram de se abrir uma agitação de novas questões." "Acho que é um destino que iremos lá como humanos. Espero que não só por comercialização."

    "Ainda estou trabalhando nesta coisa", referindo-se aos dados gerados pela LCROSS. "Acho que levantou muitas questões."

    Pelo menos, uma antiga questão já foi resolvida. "O legado da Apollo é: A Lua é muito seca", diz Schultz. "O legado da LCROSS é: Não em todo lugar."        

     

            

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