A lua está exposta ao vento solar há bilhões de anos. No entanto, novas evidências mostram que os seus dois hemisférios não foram bombardeados igualmente. Partículas que colidem com os lados próximo e distante chegam em velocidades diferentes e carregam diferentes quantidades de energia.
A análise do material recolhido pela missão Chang’e 6 da China indica que a magnetosfera da Terra é responsável por grande parte deste contraste. As descobertas foram publicadas em Ciências naturais.
A poeira lunar detém o recorde do vento solar
O vento solar é um fluxo constante de partículas carregadas em movimento rápido emitidas pelo Sol. Como a Lua não possui uma atmosfera espessa e um campo magnético global, estas partículas colidem diretamente com a sua superfície.
Com o tempo, o regolito lunar preservou evidências desse impacto. Atua como um arquivo natural de materiais voláteis entregues pelo vento solar, incluindo gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Dado que estes elementos raramente reagem quimicamente com outros materiais, os cientistas podem usá-los como marcadores fiáveis de como as partículas do vento solar entraram e se acumularam no solo lunar.
Até recentemente, os investigadores só podiam estudar amostras do lado próximo da Lua. Sem material do outro lado, eles não poderiam testar diretamente se a implantação do vento solar difere sistematicamente entre os dois hemisférios.
Tudo isso mudou quando a missão Chang’e 6 da China devolveu 1.935 gramas de regolito da Bacia Aitken do Pólo Sul, no outro lado da Lua. As amostras forneceram a primeira oportunidade direta para comparar como as partículas do vento solar se implantaram no solo em ambos os lados da Lua.
Amostras de Chang’e 6 mostram diferença isotópica
Uma equipe liderada pelo Instituto de Geologia e Geofísica (IGG) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) estudou as concentrações e composição isotópica de hélio, néon, argônio, criptônio e xenônio no material Chang’e 6.
A pesquisa foi conduzida por Xuhang Zhang, pós-doutorado do IGG que trabalha sob a supervisão do Prof. HE Huaiyu. O projeto também envolveu pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e membros da equipe de carga útil voadora do Chang’e 7.
Uma das diferenças mais claras foi encontrada nos isótopos do néon. O regolito Chang’e 6 teve uma média 20Sim/22Fator Ne 11,34 ± 0,22. Este valor está bem abaixo das medições de todas as amostras do lado próximo estudadas anteriormente, mas corresponde de perto à composição teórica esperada após o forte fracionamento do vento solar.
Este padrão indica que o fracionamento isotópico mais intenso ocorreu no lado oposto, resultando no isótopo de néon mais pesado sendo relativamente mais abundante.
O vento solar atingiu mais profundamente do outro lado
O criptônio e o xenônio forneceram mais evidências de que os dois hemisférios foram expostos a partículas com energias diferentes.
Durante os experimentos de aquecimento gradual, o xenônio fornecido pelo vento solar foi emitido pelo material Chang’e 6 principalmente em altas temperaturas, criando um único pico de alta temperatura. Amostras da Chang’e 5 do lado próximo mostraram uma imagem diferente, com quantidades significativas de xenônio liberadas em temperaturas baixas e altas.
O contraste indica que as partículas do vento solar penetraram muito mais no lado oposto do regolito. A implantação mais profunda geralmente requer partículas mais energéticas, indicando que o lado oculto da Lua foi exposto a um vento solar mais rápido e energético.
Como a Terra desacelera o vento solar
Os pesquisadores atribuem a diferença ao efeito de “controle de velocidade” da magnetosfera terrestre.
À medida que a Lua se move ao redor da Terra, às vezes ela se move através da magnetosfera, a região tampão que circunda a magnetosfera. Nesta zona, o vento solar abranda da sua velocidade normal de cerca de 400 km/s para cerca de 200 km/s.
A desaceleração afeta principalmente o lado próximo da Lua voltado para a Terra. Partículas com menor energia não penetram tão profundamente na superfície, portanto sua implantação permanece mais próxima do topo do regolito.
O outro lado, que está sempre voltado para longe da Terra, não é afetado da mesma forma. Permanece aberto ao vento solar desobstruído, permitindo que partículas mais rápidas penetrem ainda mais no solo lunar.
Os pesquisadores estimam que aproximadamente 25% da exposição total ao vento solar registrada no local de pouso da Chang’e 5 se deve a esse fluxo mais lento. Em comparação, a localização da Chang’e 6 no lado oposto não mostrou nenhuma evidência do mesmo efeito protetor.
Solo lunar pode registrar o passado magnético da Terra
Estes padrões do lado oposto são a primeira evidência física direta de que a magnetosfera da Terra controla a velocidade das partículas do vento solar que atingem diferentes partes da Lua. O impacto é constantemente registrado tanto na profundidade em que as partículas entraram no regolito quanto nas características isotópicas dos gases nobres ali presos.
Os investigadores também acreditam que gases nobres pesados no solo lunar podem actuar como “fósseis” de interacções anteriores entre o vento solar e a magnetosfera da Terra. Quando estudados em conjunto com dados paleomagnéticos, estes gases podem oferecer uma nova forma de rastrear como a magnetosfera da Terra mudou ao longo de longos períodos de tempo.
Os resultados mostram que a relação entre o Sol, a Terra e a Lua é mais complexa do que os cientistas pensavam anteriormente. Eles também sugerem que a Lua preservou evidências ocultas destas interações antigas, dando aos investigadores uma nova forma de investigar a história de longo prazo do ambiente magnético da Terra.
