Quando vemos a Lua no céu noturno, ela parece tão velha que parece que sempre esteve lá. Mas como a Lua se formou originalmente? As descobertas de um novo estudo de rocha lunar da NASA fornecem evidências para uma teoria de que a Lua foi criada depois que outro planeta colidiu com uma Terra jovem e derretida bilhões de anos atrás.
“Há uma enorme diferença entre a composição elementar moderna da Terra e da Lua e queríamos saber por quê”, disse o cientista planetário da NASA Justin Simon. “Agora, sabemos que a Lua era muito diferente desde o início, e provavelmente é por causa da teoria do 'Impacto Gigante".
Simon e seu colega Tony Gargano, ambos da divisão Astromaterials Research and Exploration Science do Johnson Space Center em Houston, conduziram a pesquisa e publicaram recentemente os resultados na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
The Giant Impact
Os cientistas propuseram muitas idéias sobre como a Lua se formou. Um concorrente importante, a teoria do Impacto Gigante, especula que quando a Terra era um planeta jovem e apenas começando a se formar, foi atingida por outro planeta emergente chamado Theia, localizado nas proximidades. A colisão fez com que os dois planetas se espatifassem temporariamente em bolhas de gás, magma e elementos químicos antes de se transformarem nos corpos que hoje conhecemos como a Terra e a Lua. A pesquisa de Simon e Gargano está adicionando suporte que confirma ainda mais essa teoria.
Um novo olhar para algo antigo
Simon, Gargano e sua equipe de pesquisa encontraram evidências para a teoria da colisão quando estavam conduzindo um estudo para compreender as diferenças significativas na composição química entre as rochas da Terra e da Lua. As amostras lunares vieram de rochas coletadas há 50 anos pelas missões Apollo e salvas para pesquisas no futuro, quando novas técnicas e ferramentas estariam disponíveis.
Os pesquisadores se concentraram em observar a quantidade e os tipos de cloro encontrados nas rochas. Eles escolheram o cloro porque é um elemento volátil, o que significa que vaporiza a temperaturas relativamente baixas e rastreá-lo é útil para entender a formação planetária. O cloro existe em duas formas abundantes e estáveis: leve e pesado. Os termos pesado e leve são usados para descrever produtos químicos que possuem variações em sua estrutura atômica, também chamados de isótopos.
O que eles descobriram é que as rochas das Luas contêm uma concentração mais alta de cloro pesado, enquanto as rochas da Terra são mais ricas em cloro leve.
O cloro pesado tende a resistir às mudanças e permanecer parado, mas o cloro leve é mais reativo e responsivo às forças. No modelo do Giant Impact, as bolhas da Terra e da Lua inicialmente continham uma mistura de cloro pesado e leve. Mas, à medida que os planetas voltaram a se unir, a Terra maior dominou os processos de desdobramento e atraiu para si o cloro mais leve e facilmente vaporizado, deixando a Lua sem cloro leve e outros elementos de evaporação mais fácil. De acordo com as medições que os cientistas fizeram, isso é exatamente o que parece ter acontecido.
Como uma espécie de verificação cruzada, Simon e Gargano analisaram as amostras de rochas em busca de diferenças em outros elementos que fazem parte da mesma família de produtos químicos do cloro, chamados de halogênios. Eles viram que esta família de elementos evaporados mais facilmente foram perdidos da lua. No entanto, eles não viram um padrão de diferenças entre os produtos químicos halógenos que podem ser causados por algo que aconteceu posteriormente entre a Terra e a Lua. Isso significa que a composição de cloro mais leve da Lua e as abundâncias relativas de halogênio devem ter sido definidas logo no início.
“A perda de cloro da Lua provavelmente aconteceu durante um evento de alta energia e calor, o que aponta para a teoria do Impacto Gigante,” disse Gargano.
Oportunidade com experiência
Gargano é Ph.D. estudante da Universidade do Novo México e liderou o estudo como membro do programa de bolsas de pós-graduação da NASA. O programa oferece a Gargano acesso exclusivo a financiamento, materiais, laboratórios e, mais importante, experiência em mentoria disponível apenas por meio da NASA.
“Tem sido incrivelmente benéfico para mim porque posso ver o funcionamento interno da NASA e aprender como pesquisadores de nível mundial determinam a melhor forma de lidar com o trabalho científico e questões relacionadas”, disse Gargano.
Gargano tem trabalhado em estreita colaboração com Simon, que é um especialista em química planetária e usando dispositivos chamados espectrômetros de massa para determinar a composição de substâncias cósmicas, como asteróides e rochas lunares. Simon e sua equipe desenvolveram as abordagens técnicas complexas de que o estudo precisava para obter as medições de halogênio mais precisas das amostras de rocha.
“Muitos estudos lunares anteriores examinaram o cloro dentro de um mineral específico, chamado apatita, mas desenvolvemos uma maneira de medir o cloro em toda a rocha, o que nos dá uma história mais completa”, disse Simon.
Gargano é aconselhado pelo professor Zachary Sharp, que é co-autor do estudo e pioneiro na química cósmica do cloro. A equipe de pesquisa também incluiu Wayne Buckley da NASA, Co-Lead Chip Shearer da Apollo Next Generation Sample Analysis e o cientista de renome mundial Sir Alex Halliday.
Charlie Plain
Johnson Space Center da NASA
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