Desde que a Lua foi formada, as colisões com asteróides têm desempenhado um papel importante na formação da sua superfície. Estas colisões criaram enormes crateras e bacias e mudaram a paisagem e a química da Lua. O que os cientistas não compreendem completamente é o quanto estes enormes impactos afetaram a Lua abaixo da superfície.
Para investigar esta questão, uma equipe liderada pelo professor Hengchi Qian do Instituto de Geologia e Geofísica da Academia Chinesa de Ciências (IGGCAS) analisou amostras de basalto lunar retornadas por Chang’e-6 (CE6). Essas rochas vêm da Bacia do Pólo Sul-Aitken (SPA), a maior e mais antiga bacia de impacto conhecida na Lua. As amostras se destacaram imediatamente porque sua composição isotópica de potássio (K) era mais pesada do que qualquer basalto lunar previamente coletado pelas missões Apollo ou encontrado em meteoritos lunares.
Por que o potássio contém pistas sobre impactos antigos
O potássio é considerado um elemento moderadamente volátil, o que significa que pode evaporar parcialmente em calor extremo. Durante um impacto massivo, as temperaturas aumentam, permitindo a vaporização do potássio e a separação dos seus isótopos. Este processo deixa um registo químico que pode revelar a intensidade do impacto, as condições durante o evento e como a colisão alterou os materiais da crosta e do manto lunar.
Com isto em mente, os investigadores concentraram-se em medir a composição isotópica de potássio das amostras Chang’e-6.
Evidência química de uma colisão gigante
Resultados publicados em Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS), ligam o potássio incomum diretamente ao impacto colossal que criou a piscina do SPA.
Usando técnicas de alta precisão, a equipe mediu isótopos de potássio em quatro fragmentos de basalto usando espectrometria de massa de células de coleta de safira com plasma indutivamente acoplado (MC-ICP-MS). Todas as amostras CE6 apresentaram valores elevados de δ41K variando de 0,001 ± 0,028 ‰ a 0,093 ± 0,014 ‰ (média: 0,038 ± 0,044 ‰, 2SE). Este valor médio é cerca de 0,16 ‰ superior ao medido nos basaltos lunares da Apollo (-0,13 ± 0,06 ‰, 2SE), que são amplamente considerados representativos do manto lunar e da Lua de silicato em massa.
Exclusão de outras explicações
Para determinar o que causou este enriquecimento em isótopos de potássio mais pesados, os investigadores examinaram três factores possíveis. Eles avaliaram a exposição de longo prazo aos raios cósmicos, as mudanças durante a evolução do magma e a contaminação por meteoritos. Descobriu-se que cada um desses processos teve apenas um efeito mínimo, dentro da incerteza de medição, e nenhum conseguiu explicar a mudança química observada nas amostras.
Efeitos duradouros no vulcanismo lunar
Em vez disso, a análise indica uma perda em grande escala de elementos voláteis durante a exposição que forma o SPA, particularmente através da volatilização do potássio. Este esgotamento pode ter reduzido a produção de magma no lado oculto da Lua, ajudando a explicar por que a atividade vulcânica tem sido há muito mais extensa no lado oculto do que no outro lado.
Simulações de computador confirmaram esta interpretação. Eles mostraram que o impacto não só penetrou profundamente na crosta lunar e possivelmente no manto, mas também liberou calor suficiente para causar convecção dentro da lua.
O que isso significa para a Lua e além
Juntas, estas descobertas mostram que o impacto que formou o Pólo Sul e a Bacia de Aitken alterou profundamente a Lua nas profundezas da sua superfície. De forma mais ampla, o estudo destaca como impactos massivos podem afetar a química interna e a evolução de planetas rochosos e luas em todo o Sistema Solar.
A pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pela Associação de Promoção da Inovação Juvenil CAS e outras fontes.
