Chandrayaan-3 reforça a hipótese de um oceano de magma na Lua

Dados recolhidos na recente missão indiana Chandrayaan-3 reforçam a hipótese de que, no passado, a Lua foi recoberta por um oceano global de rocha derretida. Os resultados foram apresentados por cientistas da missão em um novo artigo publicado na revista Nature.

Em 23 de agosto de 2023, um módulo de aterragem chamado Vikram pousou com sucesso na superfície lunar. Em seguida, as equipas de controlo libertaram o rover Pragyan, transportado a bordo do Vikram, para investigar o terreno ao redor do ponto de aterragem.

Aterragem da Vikram e análises do rover Pragyan

O local escolhido para o pouso do Vikram situava-se mais ao sul do que qualquer outro ponto alcançado anteriormente por uma missão que aterrasse na Lua. Isso permitiu aos investigadores observar aspetos da geologia lunar que ainda não tinham sido amostrados diretamente.

As medições do Pragyan indicaram que a mistura específica de elementos químicos no solo lunar (o rególito) nas proximidades do módulo era relativamente uniforme. Esse rególito era composto sobretudo por um tipo de rocha clara conhecida como anortosita ferroana.

Os autores afirmam que a composição química do rególito na região do polo sul lunar fica entre a de amostras provenientes de dois locais na zona equatorial da Lua: as recolhidas por astronautas na missão norte-americana Apollo 16, em 1972, e as trazidas à Terra pela missão robótica Luna-20, lançada pela União Soviética no mesmo ano.

A semelhança geral entre as composições químicas dessas amostras - mesmo tendo sido obtidas em regiões muito distantes entre si na Lua - dá suporte à ideia de que existiu, no início da história lunar, um único oceano de magma cobrindo o satélite.

A Lua é considerada resultado de uma colisão entre a Terra e um planeta do tamanho de Marte, que lançou material rochoso ao espaço; esse material, mais tarde, agregou-se e formou o único satélite natural do nosso planeta. Supõe-se que o oceano de magma lunar tenha existido desde a formação da Lua e persistido por dezenas ou centenas de milhões de anos.

Oceano de magma lunar e formação da anortosita ferroana

Com o arrefecimento e a cristalização desse oceano de magma, formaram-se, por fim, as rochas de anortosita ferroana que compõem a crosta lunar.

Medições orbitais

Do ponto de vista geológico, acredita-se que as terras altas lunares representem, em parte, a crosta antiga da Lua. Chandrayaan-3, Apollo 16 e Luna 20 pousaram em regiões de terras altas, o que torna possível comparar diretamente os materiais analisados.

Por isso, a missão ofereceu uma oportunidade de confrontar previsões da teoria segundo a qual a Lua teria sido coberta por um oceano global de rocha líquida - o modelo do oceano de magma lunar (LMO).

Os autores chamam atenção para o facto de as medições mostrarem uma composição consistente da superfície ao longo de várias dezenas de metros dentro da área percorrida pelo rover.

Medições de "verdade de campo" como essas são essenciais para interpretar observações feitas por naves em órbita. Como exemplo, os autores compararam os resultados com dados de duas missões lunares indianas anteriores, Chandrayaan-1 e Chandrayaan-2, que também mediram a superfície lunar a partir da órbita.

A concordância entre os dados dessas missões e as medições do rover Pragyan aumenta a confiança nos conjuntos de dados orbitais. Eles indicam que, nessa região, a superfície lunar mantém uma composição química uniforme numa área de vários quilómetros.

Essas medições também são extremamente valiosas para a interpretação de meteoritos lunares. Trata-se de fragmentos expelidos da superfície quando um corpo rochoso do espaço colide com a Lua.

Mais tarde, esses fragmentos podem entrar na atmosfera da Terra, e alguns chegam até ao solo. São amostras excecionais porque, devido ao caráter aleatório da ejeção a partir de diferentes áreas da Lua, acabamos por receber materiais de regiões que missões anteriores não visitaram.

No entanto, justamente por serem amostras obtidas de forma aleatória, é difícil determinar de que ponto da Lua elas se originaram - o que impede colocá-las no contexto correto. Assim, as medições do rover Pragyan ajudam a construir um quadro de como são diferentes regiões lunares e de como as nossas amostras de meteoritos se comparam a elas.

Lado visível e lado oculto

O modelo do oceano de magma lunar foi proposto pela primeira vez depois que a missão Apollo 11 devolveu amostras à Terra. Essa missão pousou numa área dominada por rochas basálticas escuras (como as produzidas por vulcões na Islândia ou no Havai).

Ainda assim, os investigadores da época observaram que os solos da Apollo 11 também continham fragmentos de rocha branca, rica no mineral anortita - que passou a ser designada como anortosita ferroana.

A partir daí, sugeriu-se que essa rocha clara seria composta por pequenos pedaços da crosta lunar original e muito antiga.

À medida que o oceano de magma arrefecia, minerais mais densos, como olivina e piroxénio, afundavam e formavam uma camada mais profunda chamada manto. Já a anortosita ferroana - por ter densidade menor do que a do magma ao redor - flutuava e originava a primeira crosta da Lua.

Desde que os modelos iniciais do oceano de magma lunar foram propostos, surgiram várias explicações para dar conta de complexidades adicionais observadas tanto nas amostras lunares quanto na geologia da Lua em geral - por exemplo, o facto de a crosta do lado visível parecer muito mais fina do que a do lado oculto.

Da mesma forma, permanece incerto por que razão o lado visível passou por muito mais atividade vulcânica, tornando-se dominado por vastas planícies de basalto escuro, enquanto o lado oculto aparenta conter mais anortosita ferroana.

Para enfrentar essas questões, investigadores desenvolveram modelos detalhados que descrevem como a crosta lunar se formou e como foi posteriormente alterada por erupções vulcânicas e pela formação de crateras de impacto.

Alguns desses modelos preveem múltiplas camadas na crosta: rochas de anortosita ferroana no topo e rochas mais ricas em magnésio por baixo.

De forma interessante, a composição medida neste estudo não corresponde ao que se esperaria de uma anortosita ferroana “pristina”, supostamente representativa das crostas antigas. Em vez disso, os dados revelam um teor maior de magnésio.

Essa constatação sugere que certos minerais podem estar mais concentrados na crosta lunar do que indicavam os modelos originais do oceano de magma lunar.

Os autores propõem que as medições possam refletir uma composição misturada: a anortosita ferroana da crosta antiga combinada com material proveniente das camadas inferiores, mais ricas em magnésio.

Essas camadas diferentes teriam sido misturadas pela escavação de material causada por impactos que formaram crateras na Lua.

Em especial, é provável que o local de aterragem da Chandrayaan-3 tenha sido recoberto por cerca de 1,5–2 km de rocha ejetada da bacia de impacto chamada “South Pole-Aitken” - uma depressão de 2.500 km de diâmetro na superfície, que se acredita ter sido criada por um evento de impacto colossal no início da história lunar.

Impactos posteriores teriam continuado a misturar e redistribuir esse material, produzindo a assinatura química registada pela Chandrayaan-3 neste estudo.

Joshua Snape, Royal Society University Research Fellow, Department of Earth and Environmental Sciences, University of Manchester

Este artigo foi republicado de The Conversation sob licença Creative Commons. Leia o artigo original.