A aparência consistente da lua no céu a cada noite pode embalar os terráqueos com uma sensação de familiaridade, mas a lua é na verdade um lugar intrigante. Não tem atmosfera e está completamente seco; dificilmente pode reivindicar um núcleo de ferro central; e tem uma crosta leve que é quimicamente semelhante à da Terra.

A melhor explicação, até aqui, pois a existência de tal mundo foi proposta por dois ex-alunos da Universidade do Arizona, William Hartmann e Donald Davis, 45 anos atrás. A ideia foi inspirada no trabalho de Hartmann como aluno de graduação de Gerard Kuiper, que é considerado o pai da ciência planetária moderna e foi o diretor fundador do Laboratório Lunar e Planetário da UA.

Ao criar o Atlas Lunar Retificado - um dos primeiros mapas da lua - durante o auge da corrida espacial, Hartmann identificou uma cratera de impacto gigante com anéis no lado da lua. Identificando este recurso, mais tarde chamado de Mare Orientale, inspirou-o a considerar as consequências das maiores colisões no sistema solar.

Em 1974, Hartmann e Davis propuseram o que ficou conhecido como Teoria do Impacto Gigante. Eles teorizaram que a lua se formou quando um planeta do tamanho de Marte apelidado de Theia - a mãe titã da lua na mitologia grega - atingiu Gaia, a Terra primitiva, mais de 4,5 bilhões de anos atrás. A colisão, eles propuseram, jogou a camada superior da Terra no espaço, onde os detritos se recombinaram para formar a lua.

A Teoria do Impacto Gigante resistiu a 45 anos de escrutínio científico e é amplamente aceita hoje como a origem da lua. Ainda, à medida que os cientistas planetários continuam a reunir dados sobre a lua e a realizar simulações de computador cada vez mais poderosas de colisões formadoras de planetas, os detalhes da teoria foram desvendados, levando a uma série de cenários modificados.

Modelos lunares

A Teoria do Impacto Gigante parece explicar as características mais óbvias da lua hoje:sem atmosfera, pouca água e nenhum núcleo de ferro. Adicionalmente, amostras devolvidas da Apollo mostraram que as rochas lunares são quimicamente indistinguíveis das rochas terrestres.

Na superfície, trocadilho intencional, isso confirma a teoria de 1974. Contudo, simulações de computador mostram que o impacto gigante padrão criaria uma lua feita do planeta impactante Theia, não a Terra, disse o especialista lunar Erik Asphaug, Professor de ciências planetárias da UA.

"Por que a lua deveria combinar se ela é feita de um planeta totalmente diferente?" Asphaug perguntou.

A pergunta levou a muitas novas idéias sobre a origem da lua. Por exemplo, depois que a lua se solidificou, talvez mais tarde o material da Terra tenha sido ejetado e acomodado no topo.

"Ironicamente, isso significaria que todas as rochas que os astronautas da Apollo pegaram são rochas da Terra, "Asphaug disse.

Mas a lua foi bombardeada por grandes impactos que escavaram profundamente e deveriam ter jogado aquelas rochas Theia enterradas no topo.

As simulações também parecem mostrar que quanto maior o impacto gigante, quanto mais a lua é feita principalmente do impactor. Então, outro estudo recente sugere que, em vez de um Theia, uma sucessão de impactores menores formou uma série de luas menores, cada um com uma composição mais parecida com a da Terra, que se fundiu na lua.

Infelizmente, isso implicaria que todos os impactadores deveriam atacar na mesma direção, o que é altamente improvável, pois os impactadores atingem a Terra de todos os ângulos, Asphaug disse.

Outra solução potencial foi apelidada de "Hit and Run".

"Se você atingir a Terra forte e rápido o suficiente, Theia não fica por aqui, "Asphaug disse.

Se Theia continuasse, o resultado pode ser uma lua formada principalmente fora da Terra. Ou, se Theia era um planeta gelado rebelde, tal bater e correr vaporizaria Theia, resolvendo o problema das rochas da Terra e explicando porque Theia não existe mais.

"Mas esses dois são muito incomuns, eventos específicos, "Asphaug disse." Você pega seu curinga uma vez, e é isso."

Asphaug e seu colega da UA Alexandre Emsenhuber estão desenvolvendo seu próprio modelo de origem lunar, o que mostra que a lua pode ser criada em um impacto gigante comum de dois estágios.

Eles propõem que Theia atingiu a jovem Terra e diminuiu a velocidade como resultado de uma colisão de atropelamento. Theia continuou orbitando o sol antes de impactar a Terra novamente - talvez um milhão de anos depois - desta vez formando a lua em uma fusão lenta bastante semelhante à teoria padrão originalmente proposta por Hartmann e Davis.

"Se você já teve alguns impactos gigantescos com a Terra, suas composições serão mixadas para começar, "Asphaug disse.

Muitas dessas idéias pressupõem um impactador de composição diferente da Terra, Hartmann disse, mas os cientistas agora sabem que certos meteoritos - e seus corpos originais - tinham composições semelhantes à da Terra.

"Um impactor gigante feito desse material resolveria muitos dos problemas de origem lunar, " ele disse.

Um olhar mais profundo

Durante a corrida espacial, a Universidade do Arizona mapeou a lua, e os ex-alunos e pesquisadores da universidade aperfeiçoaram a teoria das origens da lua. Hoje, Os pesquisadores da UA estão investigando as profundezas da lua para revelar mais de seus segredos.

Para entender a estrutura interna da lua, O professor associado de ciências planetárias Jeff Andrews-Hanna conduziu várias investigações usando dados gravitacionais coletados pelo Laboratório de Recuperação de Gravidade e Interior da NASA, ou GRAIL, missão. Os dados GRAIL responderam a algumas perguntas, mas também revelou novos mistérios sobre a lua que estudos futuros precisarão abordar. Por exemplo, Dados do GRAIL mostraram que a lua está desequilibrada.

Asphaug propôs que uma fusão lenta de duas luas, que ele chamou de "splat gigante, "pode ​​ser responsável pela desigualdade. O outro lado montanhoso, ele disse, pode ser uma segunda lua que colidiu lentamente com a primeira e formou um resfriado, camada espessa.

"Muitas dessas ideias serão apoiadas ou eliminadas na próxima era de exploração lunar, "Asphaug disse.

A missão GRAIL também revelou que o lado mais próximo da lua é atravessado por estruturas tectônicas ocultas sob as planícies vulcânicas escuras. Existem também bacias de impacto e outras características geológicas que são invisíveis a olho nu, mas iluminar o passado vulcânico da lua.

Andrews-Hanna está animada com os dados que foram coletados na lua desde que a Teoria do Impacto Gigante foi proposta, incluindo topografia, gravidade, imagens visíveis, dados espectrais, amostras, dados sísmicos, dados térmicos e dados eletromagnéticos.

"A lua é única por ter todos esses conjuntos de dados, muitos dos quais datam de Apollo e muitos são o resultado de nossa exploração contínua, "ele disse." Uma coisa frustrante sobre as missões Apollo é que elas estavam todas agrupadas em uma pequena área do lado próximo da lua. Eu me pergunto se Apollo representa a lua como um todo ou apenas o lado próximo? "

Ele espera que futuras missões ao outro lado da lua possam ajudar a responder a perguntas persistentes.

"Nós sabemos muito sobre a lua, no entanto, tão pouco para um corpo tão próximo. Existem enormes questões fundamentais a serem respondidas, "Andrews-Hanna disse." Este é um momento emocionante para a ciência lunar. Uma vez que aprendemos algo sobre a lua, então podemos expandir nossa compreensão para outros corpos em nosso sistema solar. "