Cientistas que investigam por que os dois lados da Lua parecem tão diferentes descobriram novas evidências que podem ajudar a explicar este mistério de longa data. Uma equipa de investigação liderada pelo professor Hejiu Hui, da Universidade de Nanjing, analisou rochas lunares recolhidas pela missão Chang’e-6 (CE6) da China e encontrou pistas que sugerem que movimentos massivos de rocha derretida moldaram a Lua há milhares de milhões de anos.
Os pesquisadores examinaram a composição química de três tipos de rochas lunares: anortosito, rochas de terno Mg e basalto de mar. Eles compararam essas amostras retiradas do outro lado da Lua com material coletado perto da Lua durante as missões Apollo e Chang’e-5. As suas descobertas sugerem que depois de a Lua ter ficado presa à Terra, as características marcantes da Lua emergiram através da circulação em grande escala impulsionada pelo calor dentro do seu antigo oceano de magma lunar (LMO).
Por que os dois lados da Lua são tão diferentes?
O lado da Lua voltado para a Terra parece notavelmente diferente do hemisfério que está permanentemente afastado de nós. A parte adjacente contém vastas planícies de basalto vulcânico escuro e concentrações relativamente altas de potássio, elementos de terras raras e fósforo (KREEP). Em contraste, o outro lado é dominado por terras altas antigas e repletas de crateras, com crosta muito mais espessa e planícies relativamente menos vulcânicas.
Os cientistas têm debatido a origem desta estrutura irregular há décadas. As explicações propostas incluem diferenças na forma como o oceano de magma original da Lua girava, uma colisão gigante, calor causado pelas marés gravitacionais e crescimento desigual da crosta lunar. No entanto, nenhuma destas ideias obteve aceitação universal.
Outra questão importante permanece sem resposta. Embora os contrastes entre os dois hemisférios sejam claramente visíveis na superfície e dentro da crosta, os cientistas não têm a certeza se diferenças semelhantes se estendem profundamente no manto lunar.
Amostras da Chang’e-6 revelam semelhanças surpreendentes
Uma grande oportunidade para investigar este mistério surge em 2024, quando a Chang’e-6 se torna a primeira missão a trazer amostras do outro lado da Lua. Pela primeira vez, os cientistas podem comparar diretamente rochas coletadas em ambos os hemisférios lunares.
A análise revelou uma semelhança impressionante sob as superfícies contrastantes da lua. Os basaltos recolhidos pela Chang’e-6 apresentam assinaturas químicas que indicam que se originaram de material empobrecido do manto, como os basaltos com baixo teor de Ti trazidos pelos astronautas da Apollo. Isto sugere que os cumulados do manto, minerais que se acumulam à medida que o oceano de magma da Lua se cristaliza, não diferem substancialmente na composição entre os dois hemisférios.
Os pesquisadores encontraram apoio adicional para esta conclusão em rochas com traje de magnésio. Essas rochas se formam através da interação entre a crosta e o manto, quando partes do material acumulado do manto derretem parcialmente. Seu índice de magnésio (Mg#) fornece um importante indicador da composição do material do manto de onde se originaram.
Como as amostras do traje Mg da Chang’e-6 e da Apollo têm valores semelhantes de Mg#, os pesquisadores concluíram que o manto abaixo de ambos os lados da Lua compartilha características químicas amplamente semelhantes. Por outras palavras, o material cristalizado do oceano de magma original da Lua não mostra nenhuma divisão estrutural significativa entre o lado próximo e o lado oculto.
A crosta da lua conta uma história diferente
Embora o manto pareça relativamente uniforme em composição, a crosta lunar revela contrastes muito mais pronunciados.
Amostras de anortosita retornadas por Chang’e-6 têm valores de pico de Mg# mais altos do que amostras comparáveis da Apollo, indicando que a camada distante tem mais material rico em magnésio. Isto está de acordo com observações anteriores feitas por instrumentos que estudam a Lua à distância.
Os pesquisadores também identificaram diferenças químicas importantes nas rochas com traje de magnésio. As amostras da Chang’e-6 contêm concentrações extremamente baixas de elementos de terras raras e têm uma proporção menor de tório para samário, expressa como Th/Sm, do que suas contrapartes da Apollo.
Essas diferenças sugerem duas explicações possíveis. Ou o magma do traje Mg do outro lado formou-se sem envolvimento substancial de material rico em KR, ou a crosta contendo estes elementos cresceu de forma desigual ao longo da Lua, deixando diferentes composições químicas nos dois hemisférios.
Como a gravidade da Terra pode ter moldado a Lua
Combinando estas descobertas, os investigadores desenvolveram um modelo que poderia explicar como é que a Lua obteve as suas duas faces dramaticamente diferentes.
De acordo com o cenário proposto, o oceano de magma inicial da Lua inicialmente esfriou e cristalizou de uma maneira relativamente uniforme. Antes de a Lua ser travada pela maré na Terra, esse processo primeiro produziu cumulados de manto e crosta anortosítica.
Depois que a Lua se estabeleceu em uma órbita que colocou o mesmo hemisfério voltado para o nosso planeta, a situação mudou. Naquela época, a Terra e a Lua estavam muito próximas uma da outra e as forças gravitacionais das marés produziam mais calor no lado próximo do que no lado oculto da Lua.
Este aquecimento desigual criou diferenças de temperatura no interior derretido da Lua, desencadeando uma circulação horizontal em grande escala. O magma quente moveu-se do lado próximo para o outro lado, levando consigo o material anortosito rico em magnésio previamente formado.
Com o tempo, este movimento depositou mais material crustal no outro lado, ajudando a explicar porque é que uma crosta espessa com maior teor de magnésio se desenvolveu naquele hemisfério.
Ao mesmo tempo, o material fundido restante fluiu preferencialmente para o lado próximo. Como resultado, apenas camadas relativamente finas ricas em KREEP e cumulados contendo ilmenita (IBCs) se desenvolveram no lado oposto, enquanto mais desses materiais de estágio final ficaram concentrados no lado próximo.
Este modelo de circulação de magma impulsionada pelo calor fornece uma possível explicação para o motivo pelo qual a Lua tem um manto quimicamente semelhante, mas estruturas crustais dramaticamente diferentes. Ao combinar amostras recém-analisadas da Chang’e-6 com a história térmica inicial da Lua, as descobertas fornecem novos insights sobre os processos que moldaram o vizinho celestial mais próximo da Terra.
