Novas descobertas sugerem que o campo magnético da Terra desempenhou um papel surpreendente no transporte de partículas da atmosfera para a Lua durante longos períodos de tempo.
À primeira vista, a lua parece sem vida e sem vida. Mas a sua superfície pode contar uma história mais complexa. Ao longo de milhares de milhões de anos, pequenos fragmentos da atmosfera da Terra provavelmente atingiram a Lua e ficaram incrustados no seu solo. Esses materiais podem incluir substâncias que um dia poderão ajudar a apoiar as atividades humanas na superfície lunar. Até recentemente, no entanto, os cientistas não tinham a certeza de como é que estas partículas viajavam distâncias tão longas, ou há quanto tempo este processo estava a ocorrer.
Pesquisadores da Universidade de Rochester relatam agora que o campo magnético da Terra pode ajudar, em vez de impedir, esta transferência. Sua pesquisa foi publicada em Nature Communications Terra e Meio Ambienteindicando que as partículas atmosféricas levantadas pelo vento solar podem ser guiadas para fora ao longo do campo magnético da Terra. Como este escudo magnético existe há milhares de milhões de anos, permite que o material se mova lenta mas continuamente da Terra para a Lua ao longo de milhares de milhões de anos.
“Ao combinar dados de partículas preservadas no solo lunar com modelos computacionais 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 Laboratório de Energia Laser da Universidade de Rochester (LLE).
Estes resultados sugerem que o solo lunar pode preservar um arquivo de longo prazo da atmosfera da Terra. Eles também levantam a possibilidade de que a Lua contenha recursos que poderiam ser valiosos para futuros astronautas que vivam e trabalhem lá.
O que as amostras da Apollo revelaram
As rochas lunares e o solo recolhidos durante as missões Apollo na década de 1970 estão no centro desta investigação. A análise dessas amostras mostrou que a camada superficial lunar (chamada regolito) contém materiais voláteis como água, dióxido de carbono, hélio, argônio e nitrogênio. Parte deste material aparentemente vem do vento solar, o fluxo constante de partículas carregadas que flui do sol. No entanto, as quantidades encontradas (especialmente azoto) são demasiado grandes para serem explicadas apenas pelo vento solar.
Em 2005, cientistas da Universidade de Tóquio propuseram que alguns destes voláteis se originam da atmosfera terrestre. Eles acreditam que esta transferência só poderia ter ocorrido muito cedo na história da Terra, antes de o planeta desenvolver o seu campo magnético. A hipótese deles é que, uma vez formado o campo magnético, ele impede que as partículas atmosféricas escapem para o espaço.
A equipe de Rochester chegou a uma conclusão diferente.
Simulando uma viagem da Terra à Lua
Para entender melhor como as partículas atmosféricas chegam à Lua, os pesquisadores usaram simulações computacionais avançadas. A equipe inclui Shubhonkar Paramanick, estudante de pós-graduação no Departamento de Física e Astronomia e Horton Fellow na LLE; John Tarduno, professor William R. Kenan Jr. 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 testaram duas condições. Um representa uma versão inicial da Terra, sem campo magnético e com vento solar mais forte. Outro modelo simula a Terra atual, com um campo magnético forte e um vento solar mais fraco. Os resultados mostram que no cenário moderno da Terra, a transferência de partículas para a Lua é muito mais eficiente.
Neste caso, o vento solar pode soprar partículas carregadas para longe da atmosfera superior da Terra. As partículas então se movem ao longo das linhas do campo magnético da Terra, algumas das quais se estendem o suficiente para cruzar a órbita da Lua. Ao longo de milhares de milhões de anos, este processo funcionou como um funil lento, permitindo que pequenas quantidades da atmosfera da Terra se depositassem na superfície da Lua.
Registro passado da Terra e recursos futuros
Como esta troca ocorre em escalas de tempo tão longas, a Lua pode conter um registo químico da história atmosférica da Terra. O estudo do solo lunar poderá fornecer aos cientistas novos conhecimentos sobre como o clima da Terra, os oceanos e até a própria vida evoluíram ao longo de milhares de milhões de anos.
O transporte constante de partículas também sugere que a Lua pode conter mais material útil do que se supunha anteriormente. Elementos voláteis como a água e o azoto poderiam ajudar a sustentar a atividade humana a longo prazo na Lua, reduzindo a necessidade de transportar suprimentos da Terra e tornando a exploração futura mais prática.
“Nosso estudo também pode ter implicações mais amplas para a compreensão do escape atmosférico inicial em planetas como Marte, que agora não possui um campo magnético global, mas teve um campo magnético semelhante ao da Terra no passado e pode ter tido uma atmosfera mais espessa”, disse Palamanik. “Ao estudar a evolução planetária em diferentes momentos, juntamente com a fuga atmosférica, podemos obter insights sobre como estes processos moldam a habitabilidade de um planeta.”
A pesquisa foi apoiada em parte por doações da NASA e da National Science Foundation.
