A Lua está exposta ao vento solar há bilhões de anos. No entanto, novas evidências mostram que os seus dois hemisférios não sofreram bombardeamentos da mesma forma. Partículas que atingem perto e longe vêm em velocidades diferentes e carregam diferentes quantidades de energia.
Uma análise do material recolhido pela missão Chang’e 6 da China sugere agora que a magnetosfera da Terra é responsável por este contraste. Os resultados são publicados Natureza e Geografia.
Poeira lunar preserva registro de vento solar
O vento solar é um fluxo constante de partículas carregadas em movimento rápido emitidas pelo Sol. Como a Lua não possui uma atmosfera densa e um campo magnético global, estas partículas atingem diretamente a sua superfície.
Com o tempo, o regolito lunar preservou evidências desta exposição. Atua como reservatório natural de voláteis fornecidos pelo vento solar, incluindo gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Dado que estes elementos raramente reagem quimicamente com outros materiais, os cientistas podem usá-los como marcadores fiáveis de como as partículas do vento solar entram e se depositam no solo lunar.
Até recentemente, os pesquisadores só podiam estudar amostras próximas à Lua. Sem material do outro lado, eles não poderiam testar diretamente se a implantação do vento solar difere sistematicamente entre os dois hemisférios.
Isso mudou quando a missão Chang’e 6 da China trouxe de volta 1.935 gramas de regolito da Bacia Aitken do Pólo Sul, no outro lado da Lua. As amostras forneceram a primeira oportunidade direta de comparar como as partículas do vento solar foram depositadas no solo de ambos os lados da Lua.
A amostra Chang’e 6 revelou uma diferença isotópica
Uma equipe liderada pelo Instituto de Geologia e Geofísica (IGG) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) examinou as concentrações e composições isotópicas de hélio, néon, argônio, criptônio e xenônio nos elementos Chang’e 6.
A pesquisa foi conduzida por Juhang Zhang, pesquisador de pós-doutorado no IGG que trabalha sob a supervisão do professor He Huaiyu. O projeto inclui pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e membros da equipe de carga volátil Chang’e 7.
Uma das diferenças mais claras apareceu no isótopo de néon. Chang’e 6 tinha uma média de regolito 20sim/22A proporção Ne é 11,34 ± 0,22. Esse valor é consideravelmente inferior ao medido em amostras do lado próximo estudadas anteriormente, mas corresponde de perto à composição teórica esperada após o forte fracionamento do vento solar.
Este padrão indica que o lado oposto sofreu fracionamento isotópico mais intenso, fazendo com que o isótopo de néon mais pesado se tornasse relativamente mais abundante.
O vento solar atinge uma distância mais profunda
O criptônio e o xenônio forneceram evidências adicionais de que os dois hemisférios foram expostos a partículas de energias diferentes.
Durante o experimento de aquecimento gradual, o xenônio fornecido pelo vento solar é liberado principalmente do elemento Chang’e 6 em altas temperaturas, produzindo um único pico de alta temperatura. A amostra Chang’e 5 do lado próximo mostrou um padrão diferente, com liberação significativa de xenônio em temperaturas baixas e altas.
O contraste indica que as partículas do vento solar penetraram profundamente no regolito distante. A implantação mais profunda normalmente requer partículas com maior energia, indicando que o lado oculto da Lua está exposto a um vento solar mais rápido e poderoso.
Como a Terra desacelera o vento solar?
Os pesquisadores explicam a diferença através do efeito de “governar o momento” da magnetosfera da Terra.
À medida que a Lua orbita a Terra, ela ocasionalmente passa pela bainha magnética, uma zona tampão que circunda a magnetosfera. Nesta região, o vento solar diminui da sua velocidade normal de cerca de 400 km/s para cerca de 200 km/s.
A desaceleração afeta principalmente a proximidade da Lua, que está voltada para a Terra. As partículas de baixa energia não viajam profundamente até à superfície, pelo que a sua implantação ocorre perto do topo do regolito.
O outro lado, que está sempre longe da Terra, não é afetado da mesma forma. Está exposto ao vento solar imperturbado, o que permite que partículas mais rápidas penetrem mais profundamente no solo lunar.
Os investigadores estimam que este fluxo lento é responsável por cerca de 25% da exposição total ao vento solar registada no local de aterragem da Chang’e 5. Em comparação, o distante local Chang’e 6 não mostrou evidência do mesmo efeito protetor.
Solos lunares podem registrar o passado magnético da Terra
Estas amostras do outro lado fornecem a primeira evidência física direta de que a magnetosfera da Terra controla a velocidade das partículas do vento solar que atingem diferentes partes da Lua. O impacto é registrado permanentemente pela profundidade em que as partículas penetraram no regolito e pela assinatura isotópica dos gases nobres aprisionados.
Os investigadores também propõem que gases nobres pesados no solo lunar podem servir como um “registo fóssil” de interações passadas entre o vento solar e a magnetosfera da Terra. Quando estudados juntamente com evidências paleomagnéticas, estes gases poderão fornecer uma nova forma de detectar como a magnetosfera da Terra mudou ao longo de longos períodos de tempo.
Os resultados revelam que a relação entre o Sol, a Terra e a Lua é mais complexa do que os cientistas entendiam anteriormente. Eles também sugerem que a Lua preservou evidências ocultas destas interações antigas, dando aos investigadores uma nova forma de investigar a história de longo prazo do ambiente magnético da Terra.
