910: Diferenças entre o lado visível e o lado oculto da Lua ligadas a antigo impacto colossal

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um novo estudo revela que uma antiga colisão no pólo sul da Lua mudou os padrões de convecção no manto lunar, concentrando um conjunto de elementos produtores de calor no lado visível. Esses elementos desempenharam um papel na criação do vasto mar lunar visível da Terra.
Crédito: Matt Jones

A face que a Lua mostra à Terra parece muito diferente daquela que esconde no seu lado oculto. O lado visível é dominado pelos mares lunares – os vastos remanescentes escuros de fluxos de lava antiga. Por outro lado, a face oculta, altamente craterada, está praticamente desprovida de mares em grande escala. A razão pela qual os dois lados são tão diferentes é um dos mistérios mais duradouros da Lua.

Agora, investigadores têm uma nova explicação para as duas faces da Lua – uma que se relaciona com um impacto gigantesco, há milhares de milhões de anos, perto do pólo sul da Lua.

Um novo estudo publicado na revista Science Advances mostra que o impacto que formou a gigantesca bacia do pólo sul-Aitken (BPSA) teria criado uma enorme pluma de calor que se propagou através do interior lunar. Essa pluma teria transportado certos materiais – um conjunto de elementos raros e produtores de calor – para o lado visível da Lua. Essa concentração de elementos teria contribuído para o vulcanismo que criou as planícies vulcânicas da face que nos é bastante conhecida.

“Sabemos que grandes impactos como o que formou a BPSA teriam criado muito calor,” disse Matt Jones, candidato a doutoramento na Universidade de Brown e autor principal do estudo. “A questão é como é que esse calor afectou a dinâmica interior da Lua. O que mostrámos é que sob quaisquer condições plausíveis na altura em que a BPSA se formou, ela acaba por concentrar estes elementos produtores de calor no lado visível. Esperamos que isto tenha contribuído para o derretimento do manto que produziu os fluxos de lava que vemos à superfície.”

O estudo foi uma colaboração entre Jones e o seu orientador Alexander Evans, professor assistente na Brown, juntamente com investigadores da Universidade de Purdue, do LPL (Lunar and Planetary Science Laboratory) no estado norte-americano do Arizona, da Universidade de Stanford e do JPL da NASA.

As diferenças entre o lado visível e o lado oculto da Lua foram reveladas pela primeira vez na década de 1960 pelas missões soviéticas Luna e pelo programa Apollo. Embora as diferenças nos depósitos vulcânicos sejam evidentes, as missões posteriores revelariam também diferenças na composição geoquímica. A face visível é o lar de uma anomalia composicional conhecida como PKT (Procellarum KREEP terrane) – uma concentração de potássio (K), elementos raros (REE, “rare earth elements” em inglês), fósforo (P), juntamente com elementos produtores de calor como o tório. A anomalia PKT parece estar concentrada no Oceano das Tormentas (Oceanus Procellarum) e à sua volta, a maior das planícies vulcânicas do lado visível, mas é esparsa noutros locais da Lua.

Alguns cientistas suspeitaram uma ligação entre a anomalia PKT e os fluxos de lava da face visível, mas permanecia a questão de porque é que esse conjunto de elementos estava concentrado no lado visível. Este novo estudo fornece uma explicação que está ligada à BPSA, a segunda maior cratera de impacto conhecida no Sistema Solar.

Para o estudo, os investigadores realizaram simulações por computador de como o calor gerado por um impacto gigantesco alteraria os padrões de convecção no interior da Lua, e como isso poderia redistribuir o material KREEP no manto lunar. Pensa-se que o material KREEP represente a última parte do manto a solidificar após a formação da Lua. Como tal, provavelmente formou a camada mais exterior do manto, logo abaixo da crosta lunar. Os modelos do interior lunar sugerem que deveria ter sido mais ou menos uniformemente distribuído sob a superfície. Mas este novo modelo mostra que a distribuição uniforme seria perturbada pela pluma de calor do impacto da BPSA.

De acordo com o modelo, o material KREEP teria “surfado” a onda de calor emanada da zona de impacto da BPSA como um surfista. À medida que a pluma de calor se espalhava sob a crosta da Lua, esse material acabou por ser entregue em massa ao lado visível. A equipa efectuou simulações para vários cenários de impacto diferentes, desde um impacto de frente a um impacto de lado. Apesar de cada um produzir padrões diferentes de calor e de mobilizar o material KREEP em diferentes graus, todos criaram concentrações deste conjunto de elementos no lado visível, consistentes com a anomalia PKT.

Os cientistas dizem que o trabalho fornece uma explicação credível para um dos mistérios mais duradouros da Lua.

“A formação da anomalia PKT é sem dúvida a questão em aberto mais significativa da ciência lunar,” disse Jones. “E o impacto que criou a bacia do pólo sul-Aitken é um dos acontecimentos mais significativos da história lunar. Este trabalho junta estas duas coisas e penso que os nossos resultados são realmente excitantes.”

O lado visível da Lua (esquerda) é dominado por vastos depósitos vulcânicos, enquanto o lado oculto (direita) tem muito menos. A razão pela qual os dois lados são tão diferentes é um mistério lunar duradouro.
Crédito: NASA/GSFC/LRO/Universidade Estatal do Arizona

Astronomia On-line
12 de Abril de 2022


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