Fragmentos de rocha lunar trazidos da superfície lunar por astronautas nas missões espaciais Apollo estão fornecendo novos insights sobre de onde veio a água que dá vida ao nosso planeta.

Na próxima vez que você tomar um gole de água, pare um momento para considerar de onde veio. Pode ter viajado de um reservatório local para sua torneira, enquanto a água engarrafada pode vir de fontes inteiramente em outro país.

Mas uma nova pesquisa sugere que a água que bebemos e da qual dependemos para sustentar a vida aqui na Terra pode ter suas origens em um lugar muito mais distante - o espaço sideral.

Uma nova análise de fragmentos de rocha lunar trazidos pelos astronautas da Apollo nas décadas de 1960 e 1970 sugere que grande parte da água em nosso planeta foi carregada aqui por asteróides e cometas que colidiram com a Terra logo após sua formação, 4,54 bilhões de anos atrás.

A pesquisa, que usa técnicas modernas para observar a composição dos vestígios químicos nas rochas, também está fornecendo novas evidências para apoiar teorias sobre como a própria Lua se formou e como os vestígios de água encontrados em sua superfície chegaram lá.

"A lua é como uma cápsula do tempo, "disse o professor Frédéric Moynier, um cosmoquímico do Institut de Physique du Globe de Paris, na França. "Suas rochas são muito mais antigas do que qualquer coisa que podemos encontrar aqui na Terra, portanto, eles contêm muitas informações valiosas. "

Inalterado

A atividade vulcânica e o movimento contínuo das placas tectônicas destruíram todas as rochas mais antigas aqui na Terra. O mais antigo a ser encontrado aqui, encontrados em alguns locais como a Groenlândia, têm apenas 3,8 bilhões de anos.

As rochas da lua, Contudo, permaneceram praticamente inalterados desde que se formou 4,51 bilhões de anos atrás. Escondidas dentro dos minerais nas rochas estão pequenas quantidades de produtos químicos como o zinco, potássio, cobre, cromo e até mesmo água, que também foi encontrada em pequenos depósitos congelados em crateras de impacto de meteoritos na superfície lunar no ano passado. Esses produtos químicos são conhecidos como voláteis devido aos seus pontos de ebulição relativamente baixos, o que significa que eles podem evaporar da superfície de um planeta - ou da lua.

Ao observar as quantidades relativas de diferentes isótopos desses voláteis nas rochas lunares, cientistas como o professor Moynier reuniram informações sobre a história inicial da lua e as compararam com o que encontramos aqui na Terra.

As proporções desses isótopos agem como uma impressão digital que pode ser usada para comparar a origem dos materiais encontrados na Terra e na lua. Dr. Mahesh Anand, um leitor de ciências planetárias na The Open University no Reino Unido e líder de um projeto chamado RESOLVE, vem usando técnicas sofisticadas de espectroscopia para estudar os isótopos voláteis presos dentro de cristais de um mineral chamado apatita em rochas trazidas de volta pelas missões Apollo.

Ele e seus colegas compararam isso às composições isotópicas de voláteis aqui na Terra, junto com aqueles encontrados em asteróides e cometas, que foram obtidos de meteoritos encontrados na Terra e missões espaciais interplanetárias para visitar cometas, como a recente missão Rosetta da Agência Espacial Europeia.

Água

Três anos atrás, O Dr. Anand fez parte de um estudo que propôs que 80-90% da água na Terra e na lua veio de uma fonte semelhante a um asteróide. "Menos de 10% vieram de uma fonte semelhante a um cometa, " ele disse.

Ano passado, ele e sua equipe publicaram outras descobertas baseadas em análises de alta precisão dos isótopos de oxigênio encontrados em rochas na Terra e na lua. Eles encontraram apenas pequenas diferenças entre as propriedades isotópicas dos dois corpos.

"Se a água tivesse chegado depois que a lua se formou, os dois teriam impressões digitais isotópicas muito diferentes, "disse o Dr. Anand." Isso sugere que a Terra e a lua receberam água juntas ao mesmo tempo. "

Isso aponta para um cenário tentador - o fato de um corpo pequeno como a lua ter obtido a mesma composição isotópica sugere que eles podem ter feito parte do mesmo planeta. Ele apóia a teoria de que um protoplaneta do tamanho de Marte chamado Theia colidiu com a Terra há pouco mais de 4,54 bilhões de anos atrás, jogando fora um chuveiro ou vapor e detritos, que se condensou para formar nossa lua.

Se a Terra e a lua se formaram neste impacto gigante depois que a água já havia chegado, como as descobertas do Dr. Anand e outras equipes agora sugerem, a lua deveria ter recebido uma parte dessa água. Quantidades mínimas de oxigênio e hidrogênio presas dentro das rochas abaixo da superfície sugerem que havia mais água na lua do que agora. As recentes missões não tripuladas à lua descobriram alguns restos de gelo de água presos em crateras protegidas ao redor dos pólos, mas grande parte da superfície da lua agora está seca.

Então, para onde foi a água da lua?

É aí que entra o trabalho do Prof. Moynier. Ele está liderando um projeto chamado PRISTINE que visa medir os níveis isotópicos de voláteis na rocha lunar para aprender o que aconteceu com a água na lua.

"A diferença entre os isótopos é o peso, pois os átomos têm diferentes números de nêutrons no núcleo, "disse o Prof. Moynier." Quando você aquece voláteis como o zinco, potássio e água, os isótopos se comportam de maneiras diferentes. Os mais leves se transformarão em vapor mais rapidamente, enquanto os mais pesados ​​ficarão para trás no resíduo. "

Proxies

Ao observar a proporção de isótopos pesados ​​para leves em mais de 40 amostras de rochas da Apollo, O professor Moynier e sua equipe juntaram um pouco da história da água e outros voláteis na lua.

Eles se concentraram em voláteis sólidos como zinco e potássio porque há concentrações relativamente mais altas deles nas rochas lunares do que na água.

"A água é tão volátil que há muito pouco dela nas rochas lunares, o que torna difícil detectar nas pequenas amostras com as quais estamos lidando, "explicou o Prof. Moynier." Portanto, podemos usar outros voláteis como o zinco, potássio e cobre como substitutos que podem nos dizer algo sobre o que aconteceu com a água. Mesmo assim, há 100 vezes menos zinco nas rochas lunares do que na Terra. "

O professor Moynier e seus colegas descobriram que, além de ter muito menos cromo, zinco e outros voláteis sólidos, os traços da lua tinham proporções isotópicas diferentes em comparação com a da Terra - os deles tinham isótopos muito mais pesados.

"Isso sugere que a lua se esgotou nesses elementos voláteis por evaporação em algum ponto, " ele disse.

Ele acredita que, ao invés de se perder no impacto gigante que separou a lua da Terra em primeiro lugar, pode ter perdido sua água e outros voláteis algum tempo depois.

Pensa-se que depois que a lua começou a se formar após o impacto gigante, sua superfície permaneceu derretida por vários milhões de anos. Acredita-se que este oceano de magma seja o que levou às áreas claras e escuras distintas, ou égua, que são visíveis na superfície da lua.

"Como a distribuição do isótopo depende da temperatura, podemos usá-lo como um termômetro para nos dizer o que aconteceu, "disse o Prof. Moynier. Ele e sua equipe usaram isótopos de cromo para calibrar o que eles estavam vendo nas amostras lunares para a temperatura.

Eles descobriram que os voláteis não foram perdidos nas temperaturas extremamente altas que seriam esperadas em um evento como um impacto gigante, mas a temperaturas mais baixas de 1, 200 graus C.

Gravidade

"Isso é exatamente o que a temperatura do oceano de magma da lua deve ser, "disse o Prof. Moynier." O que vemos é que a lua perdeu seus voláteis não durante o impacto gigante em si, mas talvez um milhão ou mais de anos depois.

"Eles evaporaram, mas devido à gravidade da Terra, eles provavelmente caíram de volta na Terra. Portanto, parte de nossa água e outros voláteis vieram da lua. Não muito, mas alguns."

Mas a história também não termina aí. Dr. Anand e sua colega Dra. Ana Černok, um geoquímico da The Open University, têm estudado o efeito dos impactos de meteoróides nas composições isotópicas de voláteis em rochas lunares.

Reunidos em uma variedade de locais durante a missão tripulada Apollo 17 da NASA à Lua em 1972, as amostras consistem em rochas superficiais, núcleos perfurados abaixo da superfície, e material de crateras de impacto.

Os dois foram capazes de procurar sinais de choque nos cristais de apatita que teriam sido causados ​​por impactos de meteoróides. Eles descobriram que, embora algumas das amostras mostrem sinais significativos de choque, as composições isotópicas permanecem praticamente inalteradas.

Isso sugere que os voláteis, como a água presa dentro desses cristais, não foram alterados, apesar do bombardeio de meteoritos na lua. Outras substâncias, como o urânio aprisionado dentro dos cristais de apatita junto com a água, também permitiram que datassem de quando se formaram.

Os resultados ainda precisam ser publicados, mas o Dr. Anand diz que estão encontrando idades que nunca foram registradas em amostras lunares.

"Ainda estamos tentando descobrir por nós mesmos, mas parece apontar para um evento único na história geológica do sistema Terra-lua. "