Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio mostraram, por meio de simulações, que um pequeno telescópio de raios X recém-desenvolvido poderia ajudar a mapear a química de toda a superfície lunar. Tal mapa seria um passo importante na compreensão de como a Lua se formou, mudou e evoluiu ao longo do tempo.
Seu modelo detalhado, que inclui uma sonda telescópica e uma missão realista de satélite em órbita lunar, mostra que um telescópio poderia mapear cinco elementos importantes em cerca de dois anos. Um conjunto maior de detectores de cinco por cinco pode produzir mapas mais nítidos e realizar o trabalho com mais rapidez.
Mapeando a composição química da lua
A história geológica da lua ainda não é totalmente compreendida. Uma das principais razões é que os cientistas ainda não possuem um mapa geoquímico completo da superfície lunar. Como os investigadores não podem simplesmente recolher amostras de todas as partes da Lua, devem confiar em métodos de detecção remota.
Um desses métodos é a imagem por fluorescência de raios X. Nesse método, um detector é apontado para a Lua para captar os raios X emitidos por elementos específicos quando atingidos pela radiação solar. Esses sinais podem ajudar a revelar quais elementos estão presentes em diferentes áreas da superfície.
Por que um mapa lunar completo é difícil
As primeiras observações das missões Apollo e Chandrayaan produziram mapas parciais úteis, mas ainda faltam mapas globais completos. Criar um é tecnicamente difícil por vários motivos. A missão tem um tempo limitado para coletar sinais suficientes de raios X emitidos pela luz solar, e os detectores podem degradar-se durante longos períodos de tempo no espaço.
O problema é particularmente difícil perto dos pólos lunares. Nestas áreas, os raios X solares são mais fracos, tornando mais difícil a recolha dos sinais necessários para identificar os elementos da superfície.
Telescópio compacto de raios X para órbita lunar
Para resolver estes obstáculos, uma equipa liderada pelos professores Toida Airi e Yuichiro Ezoe, da Universidade Metropolitana de Tóquio, propôs a utilização de um telescópio compacto de raios X num satélite em órbita da Lua. O telescópio permitirá observações em grande escala da superfície lunar durante intensas erupções solares, quando o Sol fornece iluminação de raios X mais intensa.
Os telescópios de raios X tradicionais são muitas vezes demasiado grandes e pesados para tais tarefas. Em comparação, o telescópio compacto da equipa, originalmente concebido para estudar a magnetosfera da Terra, pesa menos de dez quilogramas. Seu pequeno tamanho permite que seja usado para observações lunares de longo prazo por satélite.
A sonda também foi testada em condições de radiação mais severas do que o esperado na órbita lunar. Essa durabilidade suporta imagens poderosas, de área ampla e de alta resolução durante missões de longa duração.
Simulação mostrando o caminho do mapa da lua cheia
Os pesquisadores então adicionaram as especificações do telescópio a simulações numéricas para testar se a missão do satélite poderia mapear a Lua com sucesso. Assumindo 300 erupções solares por ano e um telescópio num satélite em órbita lunar, as simulações mostram que toda a superfície lunar pode ser mapeada para cinco elementos (oxigénio, ferro, magnésio, alumínio, silício) em dois anos, utilizando uma grelha de 70 x 70 quilómetros.
Como o telescópio é tão compacto, a equipe também examinou um satélite que carregava um conjunto de telescópios de cinco por cinco. De acordo com simulações, este sistema de 25 telescópios pode reduzir o tempo da missão para um ano. Após dois anos de operação, ele também pode mapear o sódio enquanto aumenta o tamanho da grade para 30 x 30 quilômetros.
Uma nova janela para a geologia lunar
Se qualquer um dos conceitos da missão se tornar realidade, produzirá o primeiro mapa completo das abundâncias elementares em toda a Lua. Esta conquista proporcionará aos cientistas uma nova e poderosa ferramenta para estudar a geologia lunar e reconstruir a longa e complexa história da Lua.
Este trabalho foi apoiado pela concessão JSPS KAKENHI número 21H04972.
