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Astronomia12/04/2022

Supercolisão no passado fez lados da Lua ficarem diferentes

Segundo o novo estudo, uma colisão no polo sul da Lua mudou os padrões de convecção no manto lunar, concentrando um conjunto de elementos produtores de calor no lado próximo. Esses elementos desempenharam um papel na criação dos vastos “mares” lunares visíveis da Terra. Crédito: Matt Jones

12/04/22 - 08h50min

A face que a Lua mostra para a Terra parece muito diferente daquela que ela esconde em seu lado mais distante. O lado próximo é dominado por “mares”, vastos remanescentes de cor escura de antigos fluxos de lava. Por outro lado, o outro lado cheio de crateras é virtualmente desprovido de características de mares em grande escala. Por que os dois lados são tão diferentes é um dos mistérios mais duradouros da Lua.

Agora, os pesquisadores têm uma nova explicação para a Lua de duas faces – a qual se relaciona com um impacto gigante há bilhões de anos perto do polo sul do satélite.

Calor intenso

Um estudo publicado na revista Science Advances mostra que o impacto que formou a gigantesca Bacia do Polo Sul-Aitken (SPA) da Lua teria criado uma enorme coluna de calor que se propagou pelo interior lunar. Essa pluma teria carregado certos materiais – um conjunto de elementos de terras-raras e produtores de calor – para o lado mais próximo da Lua. Essa concentração de elementos teria contribuído para o vulcanismo que criou as planícies vulcânicas próximas.

“Sabemos que grandes impactos como o que formou a SPA criariam muito calor”, disse Matt Jones, doutorando na Universidade Brown (EUA) e principal autor do estudo. “A questão é como esse calor afeta a dinâmica interior da Lua. O que mostramos é que, sob quaisquer condições plausíveis no momento em que a SPA se formou, ela acaba concentrando esses elementos produtores de calor no lado próximo. Esperamos que isso tenha contribuído para o manto derretimento que produziu os fluxos de lava que vemos na superfície.”

O estudo foi uma colaboração entre Jones e seu orientador Alexander Evans, professor assistente da Universidade Brown, juntamente com pesquisadores da Universidade Purdue, do Lunar and Planetary Science Laboratory no Arizona, da Universidade Stanford Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da Nasa.

Diferenças registradas

As diferenças entre os lados próximo e distante da Lua foram reveladas pela primeira vez na década de 1960 pelas missões soviéticas Luna e pelo programa Apollo dos EUA. Embora as diferenças nos depósitos vulcânicos sejam fáceis de ver, futuras missões também revelariam diferenças na composição geoquímica. O lado mais próximo abriga uma anomalia de composição conhecida como o terreno Procellarum KREEP (PKT) – uma concentração de potássio (K), elementos de terras-raras (REE), fósforo (P), juntamente com elementos produtores de calor como o tório. O KREEP parece estar concentrado dentro e ao redor do Oceanus Procellarum, a maior das planícies vulcânicas próximas, mas é esparso em outras partes da Lua.

Alguns cientistas suspeitaram de uma conexão entre o PKT e os fluxos de lava próximos, mas a questão de por que esse conjunto de elementos estava concentrado no lado próximo permaneceu. O novo estudo fornece uma explicação que está conectada à bacia do Polo Sul-Aitken, a segunda maior cratera de impacto conhecida no Sistema Solar.

Para o estudo, os pesquisadores realizaram simulações de computador de como o calor gerado por um impacto gigante alteraria os padrões de convecção no interior da Lua e como isso poderia redistribuir o material KREEP no manto lunar. Acredita-se que o KREEP represente a última parte do manto a se solidificar após a formação da Lua. Como tal, provavelmente formou a camada mais externa do manto, logo abaixo da crosta lunar. Modelos do interior lunar sugerem que deveria ter sido distribuído mais ou menos uniformemente abaixo da superfície. Mas este novo modelo mostra que a distribuição uniforme seria interrompida pela pluma de calor do impacto da SPA.

Simulações de cenários

De acordo com o modelo, o material KREEP teria descido a onda de calor que emana da zona de impacto da SPA como um surfista. À medida que a pluma de calor se espalhava sob a crosta da Lua, esse material acabou sendo levado em massa para o lado mais próximo. A equipe executou simulações para vários cenários de impacto diferentes, desde um golpe direto até um golpe de raspão. Enquanto cada um produziu diferentes padrões de calor e mobilizou KREEP em graus variados, todos criaram concentrações de KREEP no lado próximo, consistentes com a anomalia PKT.

Os pesquisadores dizem que o trabalho fornece uma explicação confiável para um dos mistérios mais duradouros da Lua.

“Como o PKT se formou é sem dúvida a questão em aberto mais significativa na ciência lunar”, disse Jones. “E o impacto Polo Sul-Aitken é um dos eventos mais significativos da história lunar. Este trabalho reúne essas duas coisas e acho que nossos resultados são realmente empolgantes.”

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Bacia do Polo Sul-Aitken