Por mais de meio século, a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço dos EUA (NASA) armazenou amostras de solo lunar trazidas de volta à Terra pelos astronautas da Apollo 17 em 1972. Elas foram mantidas em recipientes lacrados, aguardando a disponibilidade de instrumentos mais sofisticados para pesquisas abrangentes.
Astronautas da Apollo 17 / Fonte da imagem: NASA
Cinco décadas depois, a NASA devolveu uma das amostras aos cientistas, e sua análise levou a conclusões inesperadas. O conteúdo de isótopos de enxofre nesta amostra foi significativamente diferente de outras amostras de solo lunar e rochas terrestres. Espera-se que esta descoberta confirme a teoria de que a Lua se formou a partir de uma colisão entre o hipotético planeta Theia e a Terra, ou a refute, e forneça informações sobre os estágios iniciais da história do satélite do nosso planeta.
Cientistas da Universidade Brown, liderados por James Dottin, usaram um espectrômetro de massa de íons secundários para estudar as amostras de solo lunar. Eles obtiveram amostras que os astronautas coletaram usando tubos especiais inseridos 60 cm no regolito lunar. Simplificando, os cientistas estudaram amostras coletadas logo abaixo da superfície, colocadas em um cilindro de metal e preservadas lá desde seu retorno à Terra.
A equipe de Dottin queria obter amostras de rocha vulcânica que fazia parte do manto lunar no passado distante. Cientistas acreditam que a Lua se formou como resultado da colisão do protoplaneta Theia, de tamanho comparável ao de Marte, com a Terra. A composição química do manto lunar pode fornecer mais pistas sobre a origem do satélite.
Estudos anteriores das amostras mostraram que a proporção de diferentes isótopos de oxigênio no manto lunar é geralmente consistente com a da Terra. Isso sugere que a Lua é formada principalmente por fragmentos da Terra que se separaram após a colisão com o protoplaneta. IsótoposSão subespécies do mesmo elemento, com o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons. Cientistas estudaram isótopos de enxofre usando um espectrômetro de massa de íons secundários. A análise mostrou que, em comparação com as proporções de diferentes isótopos em rochas terrestres, a Lua provavelmente apresenta baixo teor de enxofre-33 (ou seja, enxofre com 33 nêutrons), que é um dos quatro isótopos estáveis de enxofre.
James Dottin com um colega de trabalho / Fonte da imagem: Brown University
“Anteriormente, acreditava-se que o manto lunar tinha a mesma composição isotópica de enxofre que a da Terra. Era exatamente isso que eu esperava ver ao analisar essas amostras, mas, em vez disso, obtivemos valores completamente diferentes de tudo o que havíamos encontrado na Terra. Meu primeiro pensamento foi: ‘Puta merda, isso não pode estar certo’. Então, verificamos os resultados duas vezes em cada etapa do processo e não encontramos erros. Esses resultados são simplesmente impressionantes”, disse Dottin.
Os cientistas têm duas hipóteses para explicar o aparecimento dos isótopos de enxofre detectados no manto lunar. As razões isotópicas de enxofre podem ter se formado a partir de material separado de Theia. Isso significa que detritos do antigo protoplaneta compõem uma porção maior da composição da Lua do que se pensava anteriormente. A segunda possibilidade sugere que o esgotamento do enxofre-33 ocorreu após a formação da Lua. Cientistas acreditam que a jovem Lua pode ter sido cercada por uma atmosfera rarefeita e, se o enxofre estivesse presente na atmosfera, poderia ter interagido com a radiação ultravioleta do Sol. As reações químicas resultantes poderiam ter levado a uma diminuição na proporção de enxofre-33.
Se isso for verdade, significa que os isótopos de enxofre da atmosfera inicial da Lua devem ter migrado de alguma forma da superfície para o manto. Mais tarde na história da Lua, o enxofre pode ter sido ejetado de volta à superfície por erupções.
“Isso seria evidência de uma antiga troca de materiais entre a superfície lunar e o manto. Na Terra, essa função é realizada pela tectônica de placas, mas não existe na Lua. Portanto, a ideia de algum tipo de”A possibilidade de um mecanismo de troca na Lua primitiva é bastante intrigante”, disse Dottin.
Até o momento, os cientistas não conseguem determinar qual explicação está correta. Futuras missões espaciais medirão as razões isotópicas de enxofre em outros corpos do Sistema Solar, como Marte e asteroides. Esses estudos podem fornecer pistas sobre a origem da Lua.