Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio usaram simulações para mostrar que um pequeno telescópio de raios X recém-desenvolvido poderia ajudar a criar um mapa químico de toda a superfície da Lua. Tal mapa seria um passo importante para a compreensão de como a Lua se formou, mudou e evoluiu ao longo do tempo.
Suas simulações detalhadas, que incluíram o detector do telescópio e uma missão realista de satélite em órbita lunar, sugerem que um único telescópio pode obter imagens dos cinco elementos importantes em cerca de dois anos. Um conjunto maior de detectores de cinco por cinco poderia produzir mapas mais nítidos e realizar o trabalho mais rapidamente.
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 técnicas de detecção remota.
Um desses métodos é a tomografia por fluorescência de raios X. Nesta abordagem, os detectores são apontados para a Lua para captar os raios X emitidos por certos elementos após serem atingidos pela radiação solar. Esses sinais podem ajudar a revelar quais elementos estão presentes em diferentes regiões da superfície.
Por que os gráficos de lua cheia são difíceis
Observações anteriores das missões Apollo e Chandrayaan forneceram mapas parciais úteis, mas ainda falta um mapa global completo. Criá-lo é tecnicamente difícil por vários motivos. As missões têm tempo limitado para coletar sinais de raios X suficientes da luz solar, e os detectores podem degradar-se durante longos períodos no espaço.
O problema é particularmente difícil perto dos pólos da Lua. Nessas regiões, a emissão de raios X solares é mais fraca, dificultando a coleta dos sinais necessários para identificar as características da superfície.
Um telescópio compacto de raios X para a órbita lunar
Para superar esses obstáculos, uma equipe liderada por Ira Toyoda e pelo professor Yuichiro Ezoe, da Universidade Metropolitana de Tóquio, propôs o uso de um telescópio compacto de raios X em um satélite em órbita lunar. O telescópio permitirá a observação da superfície da Lua em uma ampla área durante fortes 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 este tipo de missão. Em contraste, o telescópio compacto da equipa foi originalmente concebido para estudar a magnetosfera da Terra e pesa menos de dez quilogramas. Seu pequeno tamanho pode torná-lo prático para observações da Lua por satélite de longo prazo.
O detector também foi testado sob condições de radiação muito mais severas do que as esperadas na órbita lunar. Essa durabilidade pode manter imagens confiáveis, de alta resolução e de área ampla para uma missão longa.
A simulação mostra o caminho para o 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. Com 300 erupções solares por ano e um telescópio a bordo de um satélite em órbita da Lua, as simulações mostraram que toda a superfície lunar poderia 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 investigou um satélite que carregava um conjunto de telescópios 5 por 5. Segundo simulações, esse sistema de 25 telescópios poderia reduzir o tempo da missão para um ano. Em dois anos de trabalho, ele também conseguiu mapear o sódio e, ao mesmo tempo, aumentar o tamanho da grade para 30 x 30 quilômetros.
Uma nova janela para a geologia lunar
Se um dos conceitos da missão se tornar realidade, fornecerá o primeiro mapa completo da abundância de elementos em toda a Lua. Esta conquista dará 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.
