Saiba mais sobre a água encontrada na luz do sol e na sombra da lua

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Durante a maior parte da era espacial, a lua foi considerada um mundo sem água. Nos últimos anos, no entanto, um gotejamento constante de descobertas mostrou que pelo menos algumas partes da lua – como as grandes crateras permanentemente sombreadas em seus pólos – contêm depósitos significativos de água. Esta semana, dois novos estudos publicados na Nature Astronomy abrem um pouco mais a torneira para a perspectiva de uma lua inesperadamente aquosa.

O momento é bom para a NASA e outras agências espaciais que planejam agora ambiciosas missões humanas de exploração lunar e até de colonização. Afinal, onde há água, pode haver vida – mesmo que essa vida ainda exija trajes espaciais e habitats resistentes à radiação.

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Water Found in Sunlight and Shadow on the Moon
Foto: reprodução/internet

UM POSSÍVEL SINAL  DE ÁGUA AQUECIDA PELO SOL

O primeiro novo cheiro de água lunar emergiu de dados coletados pelo Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha da NASA (SOFIA). Este jato Boeing 747SP modificado fornece a seu telescópio de 2,7 metros uma visão acima de 99 por cento do vapor d’água obscurecedor da atmosfera – uma capacidade única que permite observações ágeis em infravermelho sem o uso de instalações baseadas no espaço.

No final de agosto de 2018, uma equipe liderada por Casey Honniball, bolsista do Programa de Pós-Doutorado da NASA no Goddard Space Flight Center da agência e pesquisador da Universidade do Havaí em Manoa, usou instrumentos infravermelhos a bordo do SOFIA para estudar a superfície lunar iluminada pelo sol.

Veja também: NASA descobriu que há mais água na Lua do que pensavam

As observações, que duraram apenas 10 minutos, focaram em uma região em altas latitudes ao sul perto da grande cratera Clavius ​​da lua, e revelaram uma forte emissão infravermelha em um comprimento de onda de seis mícrons (µm) da cratera e da paisagem circundante. Aquecido pelo sol, algo na superfície lunar estava reemitindo a radiação absorvida da mesma forma que a água molecular – H2O pura – faria.

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Foto: reprodução/internet

“Não temos conhecimento de qualquer outro material razoável para a Lua que exiba uma única característica espectral em 6 µm diferente de H2O”, Honniball e seus colegas pesquisadores relatam em seu novo artigo. Os autores sugerem que a água em potencial é mais provavelmente armazenada em vidro vulcânico natural ou imprensada entre grãos microscópicos de poeira de rocha.

Qualquer cenário pode fornecer proteção contra as temperaturas extremas e condições de quase vácuo na superfície da lua, permitindo que a água persista. Sobre como ela chegou lá em primeiro lugar, ninguém tem certeza, mas a principal explicação é que a água pode ter se formado a partir de oxigênio e hidrogênio livres liberados das rochas lunares por impactos de micrometeoritos.

Usar SOFIA é uma abordagem nova e única para a ciência lunar, diz Honniball, mas não é a primeira vez que observações na Terra revelam uma emissão de seis mícrons da lua. Observações feitas em balões pelos astrônomos G. R. Hunt e J. W. Salisbury mostraram a característica espectral, diz ela. Mas Hunt e Salisbury não fizeram menção a isso em seu artigo sobre aquela pesquisa, publicado em 1969. Em vez disso, eles se concentraram na caracterização de minerais na superfície lunar. “Talvez eles simplesmente não soubessem que fizeram uma grande descoberta”, especula Honniball.

UM VIDRO MEIO CHEIO

Honniball e seus colegas já receberam tempo adicional no SOFIA para observações de acompanhamento. “Esperamos mapear a maior parte da lua para caracterizar o comportamento da água”, diz ela. “Isso varia na superfície lunar com a hora do dia lunar e a latitude? Isso nos ajudará a entender suas fontes e onde reside. ”

E isso, por sua vez, poderia dizer ao mundo o quão útil esta água recém-descoberta um dia poderia ser. A extração será direta se a água existir predominantemente na superfície dos grãos de rocha: basta recolher o solo lunar e submetê-lo a um aquecimento moderado. Se, no entanto, a água estiver bloqueada em vidro, o material deve ser derretido para liberar a água para coleta – um processo que consome muito mais energia.

“Atualmente, não temos uma boa ideia se a quantidade de água que vemos com o SOFIA é que vale a pena derreter o vidro”, diz Honniball. “No entanto, se descobrirmos que as abundâncias são altas o suficiente, esta pode ser uma opção mais viável do que minerar gelo de água em regiões permanentemente sombreadas, que são ambientes extremos e difíceis de trabalhar.”

Jack Schmitt, um geólogo que, como membro da tripulação da Apollo 17, continua sendo o único cientista profissional a caminhar na lua, diz que a medição SOFIA pode não estar revelando água molecular verdadeira, mas algo mais frágil e transitório.

Estudos anteriores revelaram que os prótons do vento solar que bombardeiam a lua podem absorver elétrons de materiais em sua superfície, formando hidrogênio atômico que então reage com átomos de oxigênio de rochas de silicato para formar hidroxila – uma molécula com apenas um átomo de hidrogênio aquém da água. (Honniball diz que a emissão de seis mícrons vista por SOFIA não é consistente com hidroxila.)

Independentemente de qual substância está por trás do sinal de SOFIA, no entanto, Schmitt observa que a química básica deve permitir que a umidade seja espremida até mesmo do material lunar seco. “O aquecimento do regolito contendo hidrogênio a várias centenas de graus resultaria em parte da reação de hidrogênio misturar com oxigênio em silicatos para produzir água em quase qualquer lugar da lua ”, diz ele.

PEQUENAS SOMBRAS, POSSIBILIDADES IMENSAS

Outro artigo publicado junto com o estudo SOFIA na Nature Astronomy destaca um aumento na distribuição de áreas permanentemente sombreadas na lua – lugares tímidos com a luz do sol, conhecidos como armadilhas frias – em que temperaturas extremamente baixas podem congelar e sequestrar água essencialmente indefinidamente, permitindo que ela se acumule em depósitos significativos ao longo do tempo geológico.

Saiba mais sobre a água encontrada na luz do sol e na sombra da lua
Foto: reprodução/internet

Os cientistas estudaram essas regiões lunares por décadas quanto ao seu potencial de retenção de água, mas trabalhos anteriores se concentraram em grandes armadilhas frias dentro de enormes crateras nos pólos lunares. Em contraste, este último resultado estende a faixa de tamanhos de armadilhas frias consideradas até um centímetro de diâmetro.

Analisando imagens de alta resolução do Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA, uma equipe liderada pelo cientista planetário Paul Hayne, da Universidade do Colorado Boulder, descobriu que essas “micro” armadilhas frias são muito mais prevalentes do que as grandes e bem estudadas nas proximidades dos pólos lunares. A nova contabilidade aumenta a área de superfície total com capacidade de reter água para cerca de 40.000 quilômetros quadrados – uma região pan-lunar que, coletivamente, teria o dobro do tamanho do País de Gales.

“As micro-armadilhas frias recém-descobertas são as mais numerosas na lua, milhares de vezes mais abundantes do que as armadilhas frias mapeadas anteriormente”, diz Hayne. “Se todos estiverem cheios de gelo, isso pode ser uma quantidade substancial, talvez mais de um bilhão de quilos de água.”

Hayne acrescenta, no entanto, que a amostragem in situ por robôs ou astronautas é necessária para avaliar adequadamente seu conteúdo real de gelo. “O que é realmente empolgante sobre as micro armadilhas frias é que elas são muito mais acessíveis, o que poderia permitir uma extração e utilização mais eficientes para fins científicos e de exploração”, diz ele.

Na verdade, essa proliferação de minúsculos reservatórios de gelo em potencial poderia ser muito mais acessível para missões futuras, diz Hayne, porque eles existem em áreas onde um astronauta banhado pela luz do sol poderia usar uma ferramenta confortável e segura para alcançar uma sombra perigosamente fria e cavar qualquer gelo.

Por enquanto, para julgar ainda mais o valor das micro armadilhas frias, Hayne e seus colegas usarão uma câmera de alta tecnologia chamada Sistema de imagens infravermelho compacto Lunar, que viajará até a lua na primeira missão de aterrissagem do pólo sul da carga útil lunar comercial da NASA Programa de serviços já em 2022. A câmera tirará fotos em close-up de micro armadilhas frias pela primeira vez e medirá suas temperaturas.

TERRA VERDADE

Por um lado, os estudos SOFIA e micro armadilhas frias são notícias bem-vindas. No entanto, o quadro geral permanece o mesmo, diz Ian Crawford, um especialista lunar em Birkbeck, Universidade de Londres.

Claramente, diz ele, quanto mais água acessível houver na lua, maiores serão as oportunidades para sua extração no local e uso para sustentar os esforços de exploração imediatos.

Eventualmente, o desenvolvimento da água lunar como um recurso poderia desencadear uma economia extraterrestre inteira na qual a substância se tornaria uma lucrativa matéria-prima para combustível de foguetes e outros consumíveis preciosos. Por enquanto, porém, “medições de ‘verdadeiras’ são urgentemente necessárias para confirmar as inferências feitas com base em medições de sensoriamento remoto”, diz Crawford.

Angel Abbud-Madrid, diretor do Centro de Recursos Espaciais da Escola de Minas do Colorado em Golden, Colorado, também assinala as medições diretas como o próximo passo mais importante a seguir a partir das novas descobertas.

“O que é necessário agora é tocar a superfície lunar e obter informações detalhadas do solo”, diz ele. “A confirmação não apenas da existência de gelo de água, mas de sua morfologia, concentração, distribuição e abundância é uma obrigação para prosseguir com os planos de exploração e utilização de recursos existentes.”

Traduzido e adaptado por equipe Ktudo

Fonte: Scientific American

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