Novas descobertas sugerem que o campo magnético da Terra desempenhou um papel surpreendente no transporte de partículas da nossa atmosfera para a Lua.
À primeira vista, a lua parece sem vida e inerte. Mas a sua superfície pode contar uma história mais complexa. Ao longo de milhares de milhões de anos, pequenas frações da atmosfera da Terra provavelmente atingiram a Lua e misturaram-se com o seu solo. Esses materiais podem incluir materiais que um dia poderão apoiar a atividade humana na superfície lunar. Até recentemente, porém, os cientistas não tinham certeza de como essas partículas podiam viajar distâncias tão grandes ou quanto tempo demorava o processo.
Pesquisadores da Universidade de Rochester relatam agora que o campo magnético da Terra pode ajudar, em vez de impedir, esta migração. Sua pesquisa, publicada Natureza Comunicação Terra e meio ambientemostra que as partículas atmosféricas levantadas pelo vento solar podem ser direcionadas para fora com o campo magnético da Terra. Como este escudo magnético existe há milhares de milhões de anos, pode permitir um movimento lento mas contínuo de material da Terra para a Lua ao longo do tempo.
“Ao combinar dados de partículas armazenadas no solo lunar com modelagem computacional de como o vento solar interage com a atmosfera da Terra, podemos traçar a história da atmosfera da Terra e do seu campo magnético”, disse Eric Blackman, professor do Departamento de Física e Astronomia e um distinto cientista do Laborchester’Le da URochester.
Estes resultados sugerem que o solo lunar pode armazenar um arquivo duradouro da atmosfera da Terra. Eles também levantam a possibilidade de que a Lua tenha recursos que poderão ser valiosos para os astronautas que viverem e trabalharem lá no futuro.
O que as amostras da Apollo revelaram
Rochas lunares e solo coletados durante as missões Apollo na década de 1970 foram o foco deste estudo. A análise destas amostras mostra que a camada superficial da Lua, conhecida como regolito, contém substâncias voláteis como água, dióxido de carbono, hélio, argônio e nitrogênio. Parte deste material vem claramente do vento solar, o fluxo constante de partículas carregadas que flui do Sol. No entanto, as quantidades encontradas, especialmente de azoto, são demasiado grandes para serem explicadas apenas pelo vento solar.
Em 2005, cientistas da Universidade de Tóquio propuseram que uma parte destes voláteis se originava na atmosfera da Terra. Eles raciocinaram que esta mudança poderia ter ocorrido no início da história da Terra, antes de o planeta desenvolver um campo magnético. Eles levantaram a hipótese de que, uma vez criado um campo magnético, ele impediria que as partículas atmosféricas viajassem para o espaço.
A equipe de Rochester chegou a uma conclusão diferente.
Simulação da viagem da Terra à Lua
Para entender melhor como as partículas atmosféricas chegam à Lua, os pesquisadores usaram simulações computacionais avançadas. A equipe incluiu Subhankar Paramanik, estudante de pós-graduação no Departamento de Física e Astronomia e Horton Fellow na LLE; John Tarduno, William R. Kenan, Jr. Professor do Departamento de Ciências da Terra e Ambientais; e Jonathan Carroll-Nellenback, cientista computacional do Center for Integrated Research Computing e professor assistente do Departamento de Física e Astronomia.
Suas simulações examinaram duas condições. Representa uma versão inicial da Terra sem campo magnético e com forte vento solar. Outros modelos atuais são completos com um forte campo magnético e um vento solar fraco. Os resultados mostram que a migração de partículas na Lua foi muito mais eficiente do que na Terra moderna.
Neste caso, o vento solar pode expulsar partículas carregadas da atmosfera superior da Terra. Estas partículas seguem então as linhas do campo magnético da Terra, algumas das quais se estendem o suficiente no espaço para cruzar a órbita da Lua. Ao longo de milhares de milhões de anos, este processo actua como um funil lento, permitindo que uma pequena quantidade da atmosfera da Terra se assente na superfície da Lua.
Um registro do passado da Terra e um recurso para o futuro
Como esta troca ocorreu numa escala de tempo tão longa, a Lua pode conter um registo químico da história atmosférica da Terra. O estudo do solo lunar pode dar aos cientistas novos insights sobre como o clima da Terra, os oceanos e até a própria vida evoluíram ao longo de bilhões de anos.
A entrega constante de partículas também sugere que a Lua pode conter mais material útil do que se pensava anteriormente. Elementos voláteis, como água e nitrogênio, poderiam ajudar a sustentar a atividade humana a longo prazo na Lua, reduzindo a necessidade de suprimentos da Terra e tornando a exploração futura mais prática.
“Nosso estudo pode ter implicações mais amplas para a compreensão do escape atmosférico inicial em planetas como Marte, que hoje não possui um campo magnético global, mas teve uma atmosfera potencialmente densa semelhante à da Terra no passado”, disse Paramanik. “Ao examinar a evolução do planeta juntamente com a fuga atmosférica em diferentes épocas, podemos obter informações sobre como estes processos moldam a habitabilidade do planeta.”
A pesquisa foi apoiada em parte por financiamento da NASA e da National Science Foundation.
