Novas descobertas mostram que o campo magnético da Terra desempenhou um papel surpreendente no transporte de partículas da nossa atmosfera para a Lua ao longo de vastos períodos de tempo.
À primeira vista, a lua parece sem vida e inerte. 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 chegaram à Lua e ficaram incrustados no seu solo. Esses materiais podem incluir substâncias que um dia poderão ajudar a apoiar a atividade humana na superfície lunar. Até recentemente, porém, os cientistas não tinham certeza de como essas partículas poderiam viajar distâncias tão vastas ou quanto tempo demorava o processo.
Pesquisadores da Universidade de Rochester relatam agora que o campo magnético da Terra pode estar facilitando, em vez de dificultar, esta transferência. Seu estudo, publicado em Nature Communications Terra e Meio Ambientemostra que as partículas atmosféricas levantadas pelo vento solar podem ser direcionadas para fora ao longo do campo magnético da Terra. Como este escudo magnético existiu durante milhares de milhões de anos, poderia ter proporcionado um movimento lento mas contínuo de material da Terra para a Lua no tempo profundo.
“Ao combinar dados sobre partículas preservadas no solo lunar com simulações 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”, diz Eric Blackman, professor do Departamento de Física e Astronomia e Cientista Distinto do Laboratório de Energia Laser de Worcester (LLE).
Estes resultados indicam que o solo lunar pode preservar um arquivo de longo prazo da atmosfera terrestre. Eles também levantam a possibilidade de que a Lua contenha recursos que poderiam ser valiosos para os astronautas que viverão e trabalharão lá no futuro.
O que as amostras da Apollo revelaram
As rochas lunares e o solo recolhidos durante as missões Apollo na década de 1970 são centrais para este estudo. A análise destas amostras mostra que a camada superficial da Lua, conhecida como regolito, contém voláteis como água, dióxido de carbono, hélio, argônio e nitrogênio. Parte deste material vem claramente do vento solar, o fluxo constante de partículas carregadas que flui do sol. No entanto, as quantidades encontradas, especialmente de azoto, são demasiado grandes para serem explicadas apenas pelo vento solar.
Em 2005, cientistas da Universidade de Tóquio sugeriram que algumas destas substâncias voláteis provêm da atmosfera terrestre. Eles argumentaram que esta transferência só poderia ter ocorrido no início da história da Terra, antes da formação do campo magnético do planeta. A suposição deles era que, se um campo magnético se formasse, impediria que as partículas atmosféricas escapassem para o espaço.
A equipe de Rochester chegou a uma conclusão diferente.
Simulação da viagem da Terra à Lua
Para entender melhor como as partículas atmosféricas podem chegar à Lua, os pesquisadores usaram simulações computacionais avançadas. A equipe incluiu Shubhankar Paramanik, estudante de pós-graduação do Departamento de Física e Astronomia e Horton Fellow da LLE; John Tarduno, professor William R. Kenan Jr., 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.
A simulação testou duas condições. Um representava uma versão inicial da Terra sem campo magnético e com vento solar mais forte. Outra simulação da Terra moderna com um forte campo magnético e um vento solar mais fraco. Os resultados mostraram que a transferência de partículas para a Lua foi muito mais eficiente no cenário atual da Terra.
Neste caso, o vento solar pode expulsar partículas carregadas das camadas superiores da atmosfera terrestre. Estas partículas seguem então as linhas do campo magnético da Terra, algumas das quais se estendem o suficiente no espaço para cruzar a órbita da Lua. Ao longo de milhares de milhões de anos, este processo actua como um funil lento, permitindo que pequenas porções da atmosfera da Terra se assentem na superfície da Lua.
Um registro do passado da Terra e um recurso para o futuro
Como esta troca ocorreu em escalas de tempo tão longas, a Lua pode preservar um registo químico da história atmosférica da Terra. Estudar o solo lunar poderia dar aos cientistas novos insights sobre como o clima da Terra, os oceanos e até a própria vida evoluíram ao longo de bilhões de anos.
A entrega constante de partículas também sugere que a Lua pode conter mais materiais úteis do que se pensava anteriormente. Elementos voláteis, como água e nitrogênio, poderiam ajudar a apoiar a atividade humana de longo prazo na Lua, reduzindo a necessidade de enviar suprimentos da Terra e tornando a exploração futura mais prática.
“A nossa investigação também pode ter implicações mais amplas para a compreensão da fuga atmosférica inicial em planetas como Marte, que hoje não possui um campo magnético global, mas teve um campo magnético semelhante ao da Terra no passado, juntamente com uma atmosfera provavelmente mais espessa”, diz Paramanik. “Ao estudar a evolução de um planeta juntamente com a sua saída da atmosfera em diferentes épocas, podemos obter informações sobre como estes processos afectam a habitabilidade do planeta.”
A pesquisa foi apoiada em parte por financiamento da NASA e da National Science Foundation.
