Dados da missão Chandrayaan-3 da Índia sugerem que “um único oceano de magma” cobria a lua
Dados da recente pesquisa da Índia Missão Chandrayaan-3 apoia a ideia de que um oceano de rocha derretida cobriu uma vez a lua. Cientistas da missão publicaram suas novas descobertas na revista Nature.
Em 23 de agosto de 2023, um módulo de pouso chamado Vikram pousou com sucesso na superfície lunar. Os controladores então implantaram um rover chamado Pragyan, que estava armazenado em Vikram, para explorar o local de pouso.
O local onde Vikram pousou era mais ao sul do que qualquer outra nave de pouso já havia estado na lua. Isso deu aos cientistas uma visão da geologia da lua que ainda não havia sido amostrada.
As medições de Pragyan descobriram que a mistura particular de elementos químicos no solo lunar (ou regolito) ao redor do módulo de pouso era relativamente uniforme. Este regolito era composto principalmente de um tipo de rocha branca chamado anortosito ferroano.
Os cientistas dizem que a composição química do regolito do pólo sul lunar é intermediária entre as amostras de dois locais na região equatorial da lua: aquelas coletadas por astronautas na sonda US Voo da Apollo 16 em 1972e aqueles que retornaram à Terra pela missão robótica Luna-20, pilotada pela União Soviética no mesmo ano.
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A grande similaridade nas composições químicas de todas essas amostras, apesar de terem vindo de localizações geográficas muito distantes na Lua, apoia a ideia de que um único oceano de magma cobriu a Lua no início de sua história.
Acredita-se que a lua tenha se formado quando uma Marteplaneta de tamanho gigante colidiu com Terraejetando rochas que posteriormente se fundiram para formar o único satélite do nosso planeta. Acredita-se que o oceano de magma lunar esteve presente desde sua formação até dezenas ou centenas de milhões de anos depois.
O resfriamento e a cristalização desse oceano de magma eventualmente levaram às rochas anortosíticas ferrosas que compõem a crosta lunar.
Medidas orbitais
Geologicamente, acredita-se que as terras altas lunares representam parcialmente a antiga crosta lunar. Chandrayaan-3, Apollo 16 e Luna 20 pousaram em regiões altas, permitindo comparações. Como tal, apresentou uma oportunidade de testar previsões da teoria de que a lua estava coberta por um oceano global de rocha líquida — conhecido como modelo de oceano de magma lunar (LMO).
Os autores destacam como suas medições mostram a uniformidade na composição da superfície da lua ao longo de várias dezenas de metros onde o rover estava operando.
Medições de “verdade no solo” como essas são cruciais para interpretar observações feitas por espaçonaves em órbita. Por exemplo, os autores compararam esses resultados com dados de duas missões lunares indianas anteriores, Chandrayaan-1 e -2que mediram a superfície lunar a partir da órbita.
A consistência entre essas medições anteriores da espaçonave e aquelas feitas pelo rover Pragyan dá nova confiança aos conjuntos de dados orbitais. Os dados orbitais sugerem que a superfície lunar nesta região é uniforme em sua composição química em uma área de vários quilômetros.
Essas medições também são inestimáveis quando se trata de interpretar meteoritos lunares. Estas são amostras de rocha ejetadas para o espaço a partir da superfície lunar quando uma rocha espacial colide com a lua.
Esses fragmentos de rocha podem mais tarde entrar na atmosfera da Terra, e alguns até atingir o solo. Eles representam amostras fantásticas, pois a natureza aleatória em que são lançados de diferentes partes da lua significa que recebemos amostras de áreas não visitadas por missões anteriores.
No entanto, precisamente por causa desse modo aleatório de amostragem, é difícil saber de onde na lua eles vieram, impedindo-nos de colocá-los em seu contexto apropriado. Então, as medições do rover Pragyan nos ajudam a construir uma imagem de como são diferentes regiões da lua, e como nossas amostras de meteoritos se comparam.
Lado próximo e lado distante
O modelo do oceano de magma lunar foi concebido pela primeira vez após o retorno de amostras de a missão Apollo 11. Essa missão pousou em uma área dominada por rocha basáltica escura (pense nas coisas produzidas por vulcões na Islândia ou no Havaí). No entanto, pesquisadores da época notaram que os solos da Apollo 11 também continham fragmentos de rocha branca, ricos no mineral anortita, que recebeu o nome de anortosita ferroana.
Essa observação levou à sugestão de que a rocha branca representava pequenos fragmentos da crosta lunar original e antiga. À medida que o oceano de magma esfriava, minerais mais densos como olivina e piroxênio afundavam para formar uma camada mais profunda chamada manto, enquanto o anortosito ferroano — sendo menos denso que o magma circundante — flutuava para formar a primeira crosta da lua.
Desde que os modelos originais do oceano de magma lunar foram propostos, várias sugestões foram feitas para explicar complexidades adicionais sobre amostras lunares e observações geológicas da lua de forma mais geral — por exemplo, o fato de que a crosta do lado próximo da lua parece ser muito mais fina do que a do lado distante.
Da mesma forma, não está claro exatamente por que o lado próximo experimentou muito mais atividade vulcânica, resultando em ser dominado por vastas planícies de rocha basáltica escura, enquanto o lado distante parece compreender mais anortosito ferroso.
Ao tentar resolver esses problemas, pesquisadores desenvolveram modelos detalhados para explicar como a crosta lunar se formou e foi posteriormente modificada por erupções vulcânicas e crateras de impacto. Alguns modelos previram múltiplas camadas na crosta lunar, com as rochas anortosíticas ferrosas no topo e mais rochas ricas em magnésio embaixo.
Curiosamente, a composição medida neste estudo não é o que seria esperado do anortosito ferroano primitivo que se acredita ter composto as antigas crostas lunares. Em vez disso, ele contém mais magnésio.
Esta observação indica uma concentração maior de certos minerais na crosta lunar do que foi sugerido pelos modelos originais de oceano de magma lunar. Os autores sugerem que suas medições podem representar uma composição mista da rocha anortosito ferroana que compõe a crosta lunar antiga, juntamente com material das camadas subjacentes de rochas mais ricas em magnésio.
Essas diferentes camadas de material teriam sido misturadas pela escavação de material durante a cratera de impacto na lua. Em particular, o local de pouso da Chandrayaan-3 provavelmente teria sido coberto por cerca de 1,5-2 km de rocha ejetada do chamado Bacia de impacto “Pólo Sul-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 da lua.
Eventos posteriores de formação de crateras de impacto teriam misturado e distribuído ainda mais esse material, resultando no tipo de assinatura química medida pela missão Chandrayaan-3 neste estudo.
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