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Vida útil do dínamo lunar estendida por pelo menos mil milhões de anos


Novas medições de rochas lunares demonstraram que a Lua primitiva gerou um campo magnético no seu núcleo metálico líquido (concha avermelhada mais interna). Os resultados levantam a possibilidade de dois mecanismos diferentes - um que poderá ter conduzido um dínamo muito mais forte e mais antigo, e um segundo que manteve o núcleo lunar em "baixa fervura" mais para o fim da sua vida.
Crédito: Hernán Cañellas (fornecido por Benjamin Weiss)

Novas evidências de antigas rochas lunares sugerem que um dínamo ativo já esteve presente no núcleo metálico fundido da Lua, gerando um campo magnético que durou pelo menos mais 1 bilhão de anos do que se pensava anteriormente. Os dínamos são geradores naturais de campos magnéticos em torno de corpos terrestres e são alimentados pela agitação de fluídos condutores dentro de muitas estrelas e planetas.

Num artigo publicado na revista Science Advances, investigadores do MIT (Massachusetts Institute of Technology) e da Universidade Rutgers relatam que uma rocha lunar recolhida pela missão Apollo 15 da NASA exibe sinais de que foi formada há 1-2,5 bilhões de anos atrás na presença de um campo magnético relativamente fraco de aproximadamente 5 microteslas. Este valor é cerca de 10 vezes mais fraco do que o atual campo magnético da Terra, mas ainda 1000 vezes maior do que os campos no espaço interplanetário de hoje.

Há vários anos, os mesmos investigadores identificaram rochas lunares com 4 bilhões de anos que se formaram num campo muito mais forte de mais ou menos 100 microteslas e determinaram que a força desse campo caiu precipitadamente há cerca de 3 bilhões de anos. Na época, os investigadores não tinham a certeza se o dínamo lunar - o campo magnético relacionado - morreu logo depois ou permaneceu num estado enfraquecido antes de se dissipar completamente.

Os resultados relatados apoiam o último cenário: depois do campo magnético da Lua ter ficado mais fraco, ainda persistiu por pelo menos mais 1 bilhão de anos, existindo por um total de pelo menos 2 bilhões de anos.

Benjamin Weiss, coautor do estudo, professor de ciências planetárias do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT, diz que esta nova vida prolongada ajuda a identificar os fenômenos que impulsionaram o dínamo da Lua. Especificamente, os resultados levantam a possibilidade de dois mecanismos diferentes - um que pode ter alimentado um dínamo mais antigo e muito mais forte, e um segundo que manteve o núcleo da Lua a "ferver" a uma temperatura mais baixa no final da sua vida.

"O conceito de um campo magnético planetário, produzido pelo movimento de metal líquido, é uma ideia que só tem realmente algumas décadas," comenta Weiss. "O que impulsiona esse movimento na Terra e noutros corpos, particularmente na Lua, não é ainda bem entendido. Podemos descobrir mais sobre isto conhecendo a duração do dínamo lunar."

Os "gravadores" vítreos das Apollo

Desde que os astronautas das missões Apollo da NASA trouxeram amostras da superfície lunar, que os cientistas descobriram que algumas dessas rochas são "gravadores" precisos do antigo campo magnético da Lua. Tais rochas contêm milhares de minúsculos grãos que, tal como agulhas de uma bússola, se alinharam na direção de antigos campos quando as rochas se cristalizaram há éones atrás. Esses grãos podem dar aos cientistas uma medida da força do antigo campo da Lua.

Até recentemente, Weiss e outros não haviam conseguido encontrar amostras muito mais jovens do que 3,2 bilhões de anos que pudessem "gravar" com precisão os campos magnéticos. Como resultado, só conseguiam avaliar a força do campo magnético da Lua há entre 3,2 e 4,2 bilhões de anos atrás.

"O problema é que existem muito poucas rochas lunares mais jovens do que aproximadamente 3 bilhões de anos, porque por volta dessa altura a Lua arrefeceu, o vulcanismo praticamente cessou e, juntamente com ele, a formação de novas rochas ígneas à superfície lunar," explica Weiss. "De modo que não havia amostras jovens que pudéssemos medir para determinar a existência de um campo após os 3 bilhões de anos."

Há, no entanto, uma pequena classe de rochas trazidas pelas missões Apollo que foram formadas, não por antigas erupções lunares, mas por impactos de asteroides mais tarde na história da Lua. Essas rochas derreteram-se devido ao calor do impacto e recristalizaram-se em orientações determinadas pelo campo magnético da Lua.

Weiss e colegas analisaram uma dessas rochas, conhecida como amostra 15498 da Apollo 15, originalmente recolhida no dia 1 de agosto de 1971, na orla sul da Cratera Dune da Lua. A amostra é uma mistura de minerais e fragmentos de rocha, soldados por uma matriz vítrea, cujos grãos preservam registos do campo magnético da Lua no momento em que a rocha foi "montada".

"Descobrimos que este material vítreo que solda coisas possui excelentes propriedades de gravação magnética," comenta Weiss.

Cozinhando rochas

A equipe determinou que a amostra rochosa tinha entre 1 e 2,5 bilhões de anos - muito mais jovem do que as amostras analisadas anteriormente. Desenvolveram uma técnica para decifrar o campo magnético antigo gravado na matriz vítrea da rocha medindo, em primeiro lugar, as propriedades magnéticas naturais da rocha usando um magnetômetro muito sensível.

De seguida, expuseram a rocha a um campo magnético conhecido em laboratório e aqueceram a rocha até perto das temperaturas extremas nas quais originalmente se formou. Mediram então como a magnetização da rocha mudou à medida que aumentaram a temperatura ambiente.

"Podemos ver como fica magnetizada nesse aquecimento e nesse campo magnético conhecido, comparar esse campo com o campo magnético natural medido antemão e daqui podemos determinar a força do campo antigo," explica Weiss.

Os investigadores tiveram que fazer um ajuste significativo para a experiência melhor simular o ambiente lunar original e, em particular, a sua atmosfera. Enquanto a atmosfera da Terra contém cerca de 20% de oxigênio, a Lua tem apenas vestígios imperceptíveis do gás. Em colaboração com o coautor Timothy Grove, o coautor Clément Suavet construiu um forno personalizado e privado de oxigênio no qual aqueceu as rochas, impedindo-as de oxidar ao mesmo tempo que simulava o ambiente livre de oxigênio no qual as rochas ficaram inicialmente magnetizadas.

"Desta forma, conseguimos finalmente obter uma medição precisa do campo lunar," comenta Weiss.

De máquinas de fazer gelados a lâmpadas de lava

A partir das suas experiências, os investigadores determinaram que, entre 1-2,5 bilhões de anos atrás, a Lua abrigava um campo magnético relativamente fraco, com uma força de aproximadamente 5 microteslas - duas ordens de magnitude mais fraco do que o campo magnético lunar presente há 3-4 bilhões. Esta diminuição tão drástica sugere a Weiss e colegas que o dínamo da Lua pode ter sido conduzido por dois mecanismos distintos.

Os cientistas propuseram que o dínamo da Lua pode ter sido alimentado pela atração gravitacional da Terra. No início da sua história, a Lua orbitava muito mais perto da Terra e a gravidade do nosso planeta, em tão íntima proximidade, pode ter sido forte o suficiente para puxar e girar o exterior rochoso da Lua. O centro líquido da Lua pode ter sido arrastado juntamente com a sua concha exterior, gerando no processo um campo magnético.

Pensa-se que a Lua se tenha afastado para suficientemente longe da Terra há cerca de 3 bilhões de anos, de modo que a energia disponível para o dínamo, através deste mecanismo, tornou-se insuficiente. Isto acontece praticamente à mesma altura em que a força do campo magnético da Lua cai. Um mecanismo diferente pode então ter entrado em cena para sustentar este campo magnético mais enfraquecido. À medida que a Lua se afastava da Terra, o seu núcleo provavelmente continuou em "baixa fervura" através de um lento processo de arrefecimento ao longo de pelo menos 1 bilhão de anos.

"À medida que a Lua arrefecia, o seu núcleo agia como uma lâmpada de lava - o material menos denso sobe porque é quente ou porque a sua composição é diferente da do fluido circundante," acrescenta Weiss. "É assim que pensamos que o dínamo da Terra funciona e é o que sugerimos que o dínamo lunar tardio também fazia."

Os investigadores estão a planear analisar rochas lunares ainda mais jovens para determinar quando é que o dínamo lunar morreu completamente.

"Atualmente, o campo magnético da Lua é essencialmente zero," acrescenta Weiss. "E agora sabemos que se desligou algures entre a formação desta rocha e hoje."


A amostra de rocha lunar da Apollo 15 que foi analisada por investigadores do MIT e da Universidade de Rutgers consiste de fragmentos de basalto "soldados" com recurso a uma matrix vítrea e escura produzida pela fusão de um impacto de meteorito. O cubo preto, para efeitos de escala, mede 1 cm de lado.
Crédito: NASA


FONTE: http://www.ccvalg.pt

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