Lua perde água durante chuvas de meteoros

Pesquisadores da NASA e do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, em Laurel, Maryland, relatam que correntes de meteoroides atingindo a Lua infundem a fina atmosfera lunar com um vapor de água de curta duração.

As descobertas ajudarão os cientistas a entender a história da água lunar – um recurso potencial para sustentar operações de longo prazo na Lua e a exploração humana do espaço profundo. Modelos previram que os impactos de meteoros poderiam liberar a água da Lua como um vapor, mas os cientistas ainda não haviam observado o fenômeno.

Agora, a equipe encontrou dezenas desses eventos em dados coletados pelo  Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer da NASA. O LADEE era uma missão robótica que orbitava a Lua para reunir informações detalhadas sobre a estrutura e a composição da fina atmosfera lunar e determinar se a poeira era lançada no céu lunar.

Os cientistas descobriram que a água está sendo liberada da lua durante as chuvas de meteoros. Quando uma partícula de detritos de cometas atinge a lua, ela se vaporiza com o impacto, criando uma onda de choque no solo lunar. Para um impacto suficientemente grande, essa onda de choque pode romper a camada superior seca do solo e liberar moléculas de água da camada hidratada abaixo. A espaçonave LADEE detecta essas moléculas de água ao entrar na atmosfera lunar. Esta descoberta fornece um recurso potencial para futuras explorações e melhora nossa compreensão do passado geológico da Lua e sua contínua evolução. Créditos do vídeo: NASA / Goddard / Dan Gallagher

“Traçamos a maioria destes eventos a conhecida meteoroide córregos, mas a parte realmente surpreendente é que também encontrou evidências de quatro fluxos de meteoroides que antes eram desconhecidas”, disse Mehdi Benna da NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, e da Universidade do Condado de Baltimore Maryland. Benna é a principal autora do estudo, publicado na Nature Geosciences .

Os fluxos de meteoroides recém-identificados, observados pelo LADEE, ocorreram em 9 de janeiro, 2 de abril, 5 de abril e 9 de abril de 2014.

Conceito do artista da nave espacial LADEE (esquerda) detectando vapor de água de impactos de meteoroides na Lua (direita). Créditos: NASA / Goddard / Laboratório de Imagens Conceituais

Há evidências de que a Lua tem água (H 2 O) e hidroxila (OH), um parente mais reativo de H 2 O. Mas os debates continuam sobre as origens da água, se ela é amplamente distribuída e quanto pode estar presente.

“A Lua não tem quantidades significativas de H 2 O ou OH em sua atmosfera na maior parte do tempo”, disse Richard Elphic, cientista do projeto LADEE no Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia. “Mas quando a Lua passou por uma dessas correntes de meteoros, vapor suficiente foi ejetado para nós detectá-la. E em seguida, quando o evento terminou, o H 2 O ou OH retirou-se “.

Cientistas Lunar muitas vezes usam o termo “água” para se referir a ambos H 2 O e OH. Descobrir quanto H 2 O e quanto de OH estão presentes é algo que as futuras missões lunares poderiam abordar.

O Ladee, que foi construído e gerenciado pelo Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia, detectou o vapor usando seu Espectrômetro de Massa Neutra, um instrumento construído por Goddard. A missão orbitou a Lua de outubro de 2013 a abril de 2014 e reuniu informações detalhadas sobre a estrutura e a composição da atmosfera lunar, ou mais corretamente, a “exosfera” – um envelope de gases ao redor da Lua.

Para liberar a água, os meteoroides tiveram que penetrar pelo menos 3 polegadas (8 centímetros) abaixo da superfície. Debaixo dessa camada superior seca, encontra-se uma fina camada de transição, depois uma camada hidratada, onde as moléculas de água se prendem a pedaços de solo e rocha, chamados regolito.

A partir das medições de água na exosfera, os pesquisadores calcularam que a camada hidratada tem uma concentração de água de cerca de 200 a 500 partes por milhão, ou cerca de 0,02 a 0,05 por cento em peso. Essa concentração é muito mais seca do que o solo terrestre mais seco e é consistente com estudos anteriores. É tão seco que seria necessário processar mais de uma tonelada métrica de regolito, a fim de coletar 16 onças de água.

Como o material na superfície lunar é fofo, até mesmo um meteoroide com uma fração de uma polegada (5 milímetros) pode penetrar o suficiente para liberar uma nuvem de vapor. Com cada impacto, uma pequena onda de choque se espalha e ejeta a água da área circundante.

Quando uma torrente de meteoroides chove sobre a superfície lunar, a água liberada entra na exosfera e se espalha por ela. Cerca de dois terços desse vapor escapa para o espaço, mas cerca de um terço pousa de volta na superfície da Lua.

Este infográfico mostra o ciclo da água lunar baseado nas novas observações do Espectrômetro de Massa Neutro a bordo da espaçonave LADEE. Na superfície lunar, uma camada seca sobrepõe uma camada hidratada. A água é liberada por ondas de choque causadas por impactos de meteoroides. A água liberada ou escapa para o espaço ou é redepositada em outro lugar na Lua. Alguma água é criada por reações químicas entre o vento solar e a superfície ou entregues à Lua pelos próprios meteoroides. No entanto, a fim de sustentar a perda de água dos impactos de meteoroides, a camada hidratada requer reabastecimento de um antigo reservatório de água mais antigo.
Créditos: NASA Goddard / Mehdi Benna / Jay Friedlander

Essas descobertas podem ajudar a explicar os depósitos de gelo em armadilhas frias nos trechos escuros das crateras próximas aos pólos. A maior parte da água conhecida na Lua está localizada em armadilhas frias, onde as temperaturas são tão baixas que o vapor d’água e outros voláteis que encontram a superfície permanecerão estáveis ​​por muito tempo, talvez até vários bilhões de anos. Greves de meteoroides podem transportar água para dentro e para fora das armadilhas frias.

A equipe descartou a possibilidade de que toda a água detectada tenha vindo dos próprios meteoroides.

“Sabemos que parte da água deve estar vindo da Lua, porque a massa de água que está sendo liberada é maior do que a massa de água dentro dos meteoroides”, disse a segunda autora do estudo, Dana Hurley, da Universidade Johns Hopkins. Laboratório de Física Aplicada.

A análise indica que os impactos de meteoroides liberam água mais rapidamente do que pode ser produzido a partir de reações que ocorrem quando o vento solar atinge a superfície lunar.

“A água que está sendo perdida é provavelmente antiga, ou que remonta à formação da Lua ou foi depositada no início de sua história”, disse Benna.

A NASA está liderando um retorno sustentável à Lua com parceiros comerciais e internacionais para expandir a presença humana no espaço e trazer de volta novos conhecimentos e oportunidades.

Fonte: Nasa

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