Em 2024, uma nova era de exploração espacial começará quando a NASA enviar astronautas à lua como parte de sua missão Artemis, um seguimento das missões Apollo das décadas de 1960 e 1970.

Algumas das maiores questões que os cientistas esperam explorar incluem determinar quais recursos são encontrados no solo lunar e como esses recursos podem ser usados ​​para sustentar a vida.

Em artigo publicado na revista Avanços da Ciência , pesquisadores da Universidade de Rochester, liderando uma equipe de colegas em sete outras instituições, relatam suas descobertas sobre um fator importante que influencia os tipos de recursos que podem ser encontrados na lua:se a lua teve ou não um escudo magnético de longa duração em qualquer ponto de sua história de 4,53 bilhões de anos.

A presença ou ausência de um escudo é importante porque os escudos magnéticos protegem os corpos astronômicos da radiação solar prejudicial. E as descobertas da equipe contradizem algumas suposições antigas.

"Este é um novo paradigma para o campo magnético lunar, "diz o primeiro autor John Tarduno, o William R. Kenan, Jr., Professor de Geofísica no Departamento de Ciências da Terra e Ambientais e reitor de pesquisa para as artes, Ciências e Engenharia em Rochester.

A lua já teve um escudo magnético?

Por anos, Tarduno tem sido um líder no campo do paleomagnetismo, estudar o desenvolvimento do escudo magnético da Terra como um meio de compreender a evolução planetária e as mudanças ambientais.

O escudo magnético da Terra se origina nas profundezas do núcleo do planeta. Lá, ferro líquido rodopiante gera correntes elétricas, conduzindo um fenômeno chamado geodinamo, que produz o escudo. O escudo magnético é invisível, mas os pesquisadores há muito reconheceram que é vital para a vida na superfície da Terra porque protege nosso planeta do vento solar - fluxos de radiação do sol.

Mas a lua da Terra já teve um escudo magnético?

Embora a lua não tenha escudo magnético agora, tem havido um debate sobre se a lua pode ou não ter um escudo magnético prolongado em algum momento de sua história.

"Desde as missões Apollo, houve a ideia de que a lua tinha um campo magnético que era tão forte ou até mais forte do que o campo magnético da Terra por volta de 3,7 bilhões de anos atrás, "Tarduno diz.

A crença de que a lua tinha um escudo magnético foi baseada em um conjunto de dados inicial da década de 1970 que incluía análises de amostras coletadas durante as missões Apollo. As análises mostraram que as amostras tinham magnetização, que os pesquisadores acreditavam ser causado pela presença de um geodinamo.

Mas alguns fatores, desde então, fizeram os pesquisadores hesitar.

"O núcleo da lua é muito pequeno e seria difícil conduzir esse tipo de campo magnético, "Tarduno explica." Além disso, as medições anteriores que registram um alto campo magnético não foram conduzidas usando experimentos de aquecimento. Eles usaram outras técnicas que podem não registrar com precisão o campo magnético. "

Quando as amostras lunares encontram lasers

Tarduno e seus colegas testaram amostras de vidro coletadas em missões anteriores da Apollo, mas usou CO ₂ lasers para aquecer as amostras lunares por um curto período de tempo, um método que lhes permitiu evitar a alteração das amostras. Eles então usaram magnetômetros supercondutores altamente sensíveis para medir com mais precisão os sinais magnéticos das amostras.

"Um dos problemas com as amostras lunares é que os portadores magnéticos nelas são bastante suscetíveis a alterações, "Tarduno diz." Ao aquecer com um laser, não há evidência de alteração em nossas medições, para que possamos evitar os problemas que as pessoas podem ter tido no passado. "

Os pesquisadores determinaram que a magnetização nas amostras pode ser o resultado de impactos de objetos como meteoritos ou cometas - não o resultado da magnetização da presença de um escudo magnético. Outras amostras que analisaram tinham o potencial de mostrar forte magnetização na presença de um campo magnético, mas não mostrou nenhuma magnetização, indicando ainda que a lua nunca teve um escudo magnético prolongado.

"Se houvesse um campo magnético na lua, as amostras que estudamos devem ter adquirido magnetização, mas eles não têm, "Tarduno diz." Isso é bastante conclusivo que a lua não tinha um campo de dínamo duradouro. "

A falta de escudo magnético significa uma abundância de elementos

Sem a proteção de um escudo magnético, a lua era suscetível ao vento solar, o que pode ter causado uma variedade de voláteis - elementos químicos e compostos que podem ser facilmente evaporados - se implantados no solo lunar. Esses voláteis podem incluir carbono, hidrogênio, agua, e hélio 3, um isótopo de hélio que não está presente em abundância na Terra.

"Nossos dados indicam que devemos olhar para o limite superior das estimativas de hélio 3, porque a falta de escudo magnético significa que mais vento solar atinge a superfície lunar, resultando em reservatórios muito mais profundos de hélio 3 do que as pessoas pensavam anteriormente, "Tarduno diz.

A pesquisa pode ajudar a informar uma nova onda de experimentos lunares com base em dados que serão coletados pela missão Artemis. Os dados de amostras coletadas durante a missão permitirão aos cientistas e engenheiros estudar a presença de voláteis e determinar melhor se esses materiais podem ser extraídos para uso humano. Helium 3, por exemplo, é atualmente usado em imagens médicas e criogenia e é uma possível futura fonte de combustível.

A falta de blindagem magnética também significa que os solos lunares antigos podem conter registros das emissões passadas do vento solar. Analisar núcleos de amostras de solo poderia, portanto, fornecer aos cientistas uma melhor compreensão da evolução do sol.

"Com o pano de fundo fornecido por nossa pesquisa, os cientistas podem pensar com mais propriedade sobre o próximo conjunto de experimentos lunares a serem realizados, "Tarduno diz." Esses experimentos podem se concentrar nos recursos lunares atuais e como podemos usá-los e também no registro histórico do que está preso no solo lunar. "