Os impactos de asteróides têm desempenhado um papel dominante na formação da superfície lunar desde a sua formação. Essas colisões criaram enormes crateras e bacias e mudaram a paisagem e a composição química da Lua. Os cientistas ainda não compreendem completamente a que profundidade estes impactos massivos atingem abaixo da superfície da Lua.
Para explorar esta questão, uma equipe liderada pelo professor Tian Hengci do Instituto de Geologia e Geofísica da Academia Chinesa de Ciências (IGGCAS) analisou as amostras de basalto lunar devolvidas por Chang’e-6 (CE6). As rochas vêm da bacia do Pólo Sul-Aitken (SPA), a maior e mais antiga bacia de impacto conhecida na lua. Estas amostras destacaram-se imediatamente porque a sua composição isotópica de potássio (K) era mais pesada do que qualquer basalto lunar recolhido por missões Apollo anteriores ou encontrado em meteoritos lunares.
Por que o potássio contém pistas sobre impactos antigos
O potássio é considerado um elemento moderadamente volátil, o que significa que pode evaporar parcialmente sob calor extremo. Durante um impacto massivo, as temperaturas subiram, fazendo com que o potássio evaporasse e seus isótopos se separassem. Este processo deixa um registo químico que pode revelar a magnitude do impacto, as condições durante o evento e como a colisão alterou os materiais da crosta e do manto lunar.
Com isto em mente, os investigadores concentraram-se em medir a composição isotópica do potássio nas amostras da Chang’e-6.
Evidência química de colisões gigantes
Os resultados foram publicados em Anais da Academia Nacional de Ciências (Anais da Academia Nacional de Ciências), ligando diretamente a assinatura incomum do potássio ao impacto dramático que criou a bacia da ZPE.
A equipe usou tecnologia de alta precisão para medir isótopos de potássio em quatro fragmentos de basalto usando espectrometria de massa de plasma indutivamente acoplado com células de colisão de safira (MC-ICP-MS). Todas as amostras CE6 apresentaram maiores valores de δ41K variando de 0,001 ± 0,028 ‰ a 0,093 ± 0,014 ‰ (média: 0,038 ± 0,044 ‰, 2SE). Esta média é cerca de 0,16‰ maior do que as medições de basalto lunar da Apollo (-0,13 ± 0,06‰, 2SE), que se acredita representarem o manto lunar e a enorme lua de silicato.
descartar outras explicações
Para determinar o que causou o enriquecimento de isótopos pesados de potássio, os pesquisadores examinaram três fatores possíveis. Eles avaliaram a exposição de longo prazo aos raios cósmicos, as mudanças na evolução do magma e a contaminação por meteoritos. Descobriu-se que cada um desses processos teve apenas um pequeno efeito, bem dentro da incerteza de medição, e nenhum conseguiu explicar as mudanças químicas observadas nas amostras.
Efeitos duradouros no vulcanismo lunar
Pelo contrário, a análise aponta para uma perda substancial de elementos voláteis durante os efeitos de formação da ZPE, nomeadamente através da evaporação do potássio. Este esgotamento pode ter reduzido a produção de magma no outro lado da Lua, o que poderia ajudar a explicar por que a atividade vulcânica tem sido mais difundida no outro lado do que no outro lado.
Simulações de computador apoiam esta explicação. Eles mostraram que o impacto não apenas penetrou profundamente na crosta lunar e até mesmo no manto, mas também liberou calor suficiente para impulsionar correntes de convecção no interior da lua.
O que isso significa para a lua e além
Juntas, estas descobertas sugerem que o impacto que criou a bacia do Pólo Sul-Aitken alterou profundamente as condições nas profundezas da superfície lunar. De forma mais ampla, o estudo destaca como impactos gigantescos afetam a química interna e a evolução de planetas rochosos e luas em todo o sistema solar.
A pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pela Associação de Promoção da Inovação Juvenil da Academia Chinesa de Ciências e outras instituições.
