Água na Superfície da Lua Pode Ser Mais Abundante do que se Pensava

Dois novos estudos podem ajudar a desvendar o misterioso ciclo de água na lua – e revelar recursos para os futuros astronautas lunares.

Wednesday, October 28, 2020,
Por Maya Wei-Haas
Dois estudos recentes estão a ajudar os cientistas a descobrir a localização e quantidade de água ...

Dois estudos recentes estão a ajudar os cientistas a descobrir a localização e quantidade de água que pode permanecer na nossa companheira planetária.

Fotografia de NASA / GSFC / UNIVERSIDADE ESTADUAL DO ARIZONA

Durante anos, os cientistas tentaram desvendar os mistérios da presença de água na lua. Agora, dois novos estudos publicados na Nature Astronomy confirmam que se pode encontrar água por toda a superfície lunar.

Um dos estudos revela a primeira evidência inequívoca de moléculas de água presas ou encapsuladas dentro de grãos no solo lunar, nas faixas de superfície iluminadas pelo sol. O outro estudo modelou pequenas zonas da lua que estão permanentemente mergulhadas na sombra e descobriu que cerca de 40.000 quilómetros quadrados – uma área equivalente a quase 7.500.000 campos de futebol – são frias o suficiente para conter gelo, com quantidades cerca de 20% mais elevadas do que se pensava.

Ao investigar as formas pelas quais a água permanece na superfície lunar e a sua localização, os cientistas esperam compreender melhor o misterioso ciclo de água na lua. Ao contrário da Terra, onde a água circula nos rios e na chuva, a formação de água na lua pode ser impulsionada pela reação do hidrogénio dos ventos solares com o oxigénio na superfície, bem como por meteoritos gelados que atingem o solo lunar. A água na lua também pode migrar de regiões iluminadas pelo sol para zonas sombreadas.

Mas os movimentos exatos desta água, e a sua possível transferência de zonas iluminadas pelo sol para zonas sombreadas, permanecem um mistério. “Ainda temos muito trabalho pela frente para perceber se estão de alguma forma ligados”, diz Jessica Sunshine, cientista planetária da Universidade de Maryland que não fez parte das equipas dos estudos. “Mas as novas investigações sugerem um processo muito mais complexo do que pensávamos.”

Este trabalho também é vital para os humanos que poderão viajar para a lua e mais além, incluindo a missão Artemis da NASA que promete colocar a primeira mulher e o próximo homem na lua. A presença de água e gelo em solo lunar sugere que pode ser possível extrair este recurso para o converter em combustível, reduzindo a carga que os futuros viajantes espaciais terão de transportar nos seus empreendimentos para além da Terra.

Esta nova compreensão sobre a água lunar faz parte de uma lenta alteração na forma como pensamos sobre a nossa companheira planetária. Outrora considerada uma paisagem seca, este mundo dinâmico possui fontes e escoadores complexos de diversas formas de água.

“Tem sido uma revolução lenta”, diz Paul Hayne, cientista planetário da Universidade do Colorado, em Boulder, autor principal do estudo da zona sombreada. “Mas tem sido uma revolução.”

Mundo aquoso
A lua é um mundo de extremos, tanto de calor como de frio. As temperaturas diurnas na região do equador lunar podem atingir uns escaldantes 120 graus Celsius, enquanto que à noite as temperaturas podem cair para uns gélidos 130 graus negativos. E sem uma atmosfera protetora densa, a água pode evaporar-se rapidamente para o espaço.

Porém, os cientistas ficaram contentes quando descobriram vestígios ténues de água que parecem persistir na superfície lunar iluminada pelo sol. Os instrumentos de três sondas confirmaram esta descoberta, anunciada em 2009, mas havia um problema: a análise não conseguia distinguir entre água e hidroxilo.

Os investigadores procuraram assinaturas de água na superfície lunar com luz infravermelha. Semelhante à luz visível dividida por um prisma, “a luz infravermelha tem o seu próprio arco-íris, apesar de não o conseguirmos ver”, diz Casey Honniball, investigadora de pós-doutoramento no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA e autora principal do estudo sobre água molecular. As análises anteriores focaram-se numa parte do espectro de infravermelhos onde a água e o hidroxilo brilham. Ao escolher uma secção diferente deste espectro, Casey e colegas concentraram-se apenas no H2O.

“Sinceramente, não sei por que é que alguém não pensou nisto antes – é uma ideia brilhante”, diz Jessica Sunshine, que trabalhou nas deteções de sinais de água na lua feitas em 2009.

Para o novo estudo, Casey Honniball e colegas recolheram dados durante um voo feito em 2018 pelo Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha (SOFIA) – um telescópio de infravermelhos equipado num Boeing 747SP modificado. Alguns meses depois, Casey estava a processar os dados no conforto do seu lar quando se deparou com o sinal de água. “Penso que gritei”, diz Casey.

Apesar da sua presença, a água provavelmente é escassa, aproximadamente o equivalente a 340 gramas por metro cúbico de terra. É cem vezes mais seco do que o deserto do Saara, diz Casey, embora também alerte que é preciso mais trabalho para verificar as concentrações de água, uma vez que a estimativa se baseia numa só observação, num único local, num determinado momento do dia lunar.

No entanto, é uma confirmação há muito esperada por Jessica Sunshine. “É muito gratificante. Estou muito grata por terem feito este trabalho.”

Nas sombras
O segundo estudo focou-se nas fendas sombrias da superfície lunar. Os cientistas suspeitavam há muito tempo que a água podia permanecer sob a forma de gelo no interior de enormes crateras, em áreas que estão permanentemente mergulhadas na sombra. A presença de gelo nestes locais foi confirmada em outubro de 2009, quando a NASA colidiu parte da sonda LCROSS numa região sombreada perto do polo sul da lua e detetou evidências de gelo na pluma de impacto.

Desde então, os investigadores mapearam estas enormes regiões geladas. Mas depois de observarem as imagens de alta resolução da superfície da lua captadas pelo Orbitador de Reconhecimento Lunar da NASA, a nova equipa de estudo percebeu que as zonas sombreadas geladas podem ser mais comuns do que se pensava, marcando também presença em áreas muito pequenas. “Sempre que ampliavam as imagens, continuavam a descobrir mais. São sombras por todo o lado”, diz Paul Hayne.

Com os modelos de temperaturas e sombras da lua, a equipa descobriu que o gelo se pode formar em áreas minúsculas – tão pequenas quanto uma formiga. Estas sombras diminutas podem ser tão geladas quanto as suas homónimas maiores, diz Paul. A atmosfera da lua é tão fina que não equaliza as temperaturas de superfície, portanto, um ponto quente a ferver pode estar próximo de uma área que está centenas de graus abaixo de zero.

A nova investigação sugere que a área coberta por zonas frias e sombrias é cerca de 20% maior do que o estimado anteriormente. Se todas estas zonas estiverem repletas de geada, a quantidade de gelo pode equivaler a milhares de milhões de litros de água, diz Paul. Mas saber realmente a quantidade de zonas com gelo é uma questão que ainda permanece em aberto.

A lenta revolução
Em conjunto, os estudos podem ajudar os cientistas a começar a compreender o funcionamento do ciclo lunar de água. A água na lua vem de algumas fontes diferentes. Parte pode chegar com os meteoritos que colidem com a superfície, mas outras partes também se formam quando o hidrogénio dos ventos solares reage com o oxigénio na superfície para formar hidroxilo. O calor do sol ou os impactos de micrometeoritos podem fazer com que as moléculas de hidroxilo colidam para formar H2O, diz Casey Honniball.

O calor gerado pelos impactos de micrometeoritos também pode derreter parte da superfície rochosa e vaporizar qualquer água nas proximidades. À medida que o degelo se transforma em vidro, pode encapsular os vapores de água – e isto pode ser responsável pelo sinal aquoso que Casey e a sua equipa detetaram.

Mas ainda não se sabe exatamente onde e como é que a água se move pela superfície. Os meteoritos podem libertar um pouco desta água à superfície, e o sol também pode desempenhar um papel na sua movimentação, dado que o sinal de água e hidroxilo enfraquece com o pico do calor do dia lunar, diz Jessica Sunshine. “Será que a água se perde realmente, ou será que vai para alguma das zonas sombreadas? Estas armadilhas frias de pequena escala podem ajudar-nos a compreender isso.”

Os cientistas ainda têm muito para aprender sobre a água lunar, mas algumas respostas podem estar a caminho. Em 2022, a NASA planeia enviar o Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) ao polo sul da lua para procurar água gelada. E outras pistas podem vir do Lunar Compact Infrared Imaging System (L-CIRIS), que também tem uma missão agendada para 2022, diz Paul Hayne.

Os cientistas especulam sobre a presença de água na lua desde pelo menos a década de 1960, mas, nos próximos anos, poderemos finalmente desenvolver uma imagem completa de onde se esconde a água lunar – e saber se a poderemos usar para ajudar os futuros exploradores.


Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com.

Continuar a Ler