Representação artística da Lua na magnetosfera, com o "vento da Terra" composto de íons de oxigênio fluindo (cinza) e íons de hidrogênio (azul brilhante), que pode reagir com a superfície lunar para criar água. A lua gasta> 75% de sua órbita no vento solar (amarelo), que é bloqueado pela magnetosfera o resto do tempo. Crédito:E. Masongsong, UCLA EPSS, NASA GSFC SVS.
Antes da era Apollo, a lua foi considerada seca como um deserto devido às temperaturas extremas e aspereza do ambiente espacial. Muitos estudos descobriram desde então a água lunar:gelo em crateras polares sombreadas, água presa em rochas vulcânicas, e inesperados depósitos de ferro enferrujado no solo lunar. Apesar dessas descobertas, ainda não há uma confirmação verdadeira da extensão ou origem da água da superfície lunar.
A teoria prevalecente é que íons de hidrogênio carregados positivamente impulsionados pelo vento solar bombardeiam a superfície lunar e reagem espontaneamente para formar água (como hidroxila (OH - ) e molecular (H 2 O)). Contudo, um novo estudo multinacional publicado em Cartas de jornal astrofísico propõe que o vento solar pode não ser a única fonte de íons formadores de água. Os pesquisadores mostram que as partículas da Terra podem semear a lua com água, também, implicando que outros planetas também poderiam contribuir com água para seus satélites.
A água é muito mais prevalente no espaço do que os astrônomos pensaram inicialmente, da superfície de Marte às luas de Júpiter e anéis de Saturno, cometas, asteróides e Plutão; até foi detectado em nuvens muito além do nosso sistema solar. Foi assumido anteriormente que a água foi incorporada a esses objetos durante a formação do sistema solar, mas há evidências crescentes de que a água no espaço é muito mais dinâmica. Embora o vento solar seja uma fonte provável de água da superfície lunar, modelos de computador prevêem que até a metade deve evaporar e desaparecer em regiões de alta latitude durante os aproximadamente três dias da lua cheia, quando ela passa dentro da magnetosfera da Terra.
Surpreendentemente, a análise mais recente de mapas de hidroxila / superfície da água pelo Mapeador de Mineralogia da Lua do satélite Chandrayaan-1 (M 3 ) mostraram que a água da superfície lunar não desaparece durante o período de proteção da magnetosfera. O campo magnético da Terra foi pensado para bloquear o vento solar de atingir a lua de modo que a água não pudesse ser regenerada mais rápido do que foi perdida, mas os pesquisadores descobriram que não era esse o caso.
Ao comparar uma série temporal de mapas de superfície da água antes, durante e após o trânsito da magnetosfera, os pesquisadores argumentam que a água lunar pode ser reabastecida por fluxos de íons magnetosféricos, também conhecido como "vento da Terra". A presença desses íons derivados da Terra perto da lua foi confirmada pelo satélite Kaguya, enquanto as observações do satélite THEMIS-ARTEMIS foram usadas para traçar o perfil das características distintas dos íons no vento solar em comparação com os do vento terrestre da magnetosfera.
As observações anteriores do satélite Kaguya durante a lua cheia detectaram altas concentrações de isótopos de oxigênio que vazaram da camada de ozônio da Terra e se incrustaram no solo lunar, junto com uma abundância de íons de hidrogênio na vasta atmosfera estendida do nosso planeta, conhecido como exosfera. Esses fluxos combinados de partículas da magnetosfera são fundamentalmente diferentes daqueles do vento solar. Assim, a última detecção de água superficial neste estudo refuta a hipótese de proteção e, em vez disso, sugere que a própria magnetosfera cria uma "ponte de água" que pode reabastecer a lua.
O estudo empregou uma equipe multidisciplinar de especialistas em cosmoquímica, física espacial e geologia planetária para contextualizar os dados. As interpretações anteriores das águas superficiais não consideravam os efeitos dos íons da Terra e não examinavam como as águas superficiais mudavam ao longo do tempo. Os únicos mapas de superfície e dados de partículas disponíveis durante a lua cheia na magnetosfera foram no inverno e verão de 2009, e levou vários anos para analisar e interpretar os resultados. A análise foi especialmente difícil devido às escassas observações, que eram necessários para comparar as mesmas condições da superfície lunar ao longo do tempo e controlar a temperatura e a composição da superfície.
À luz dessas descobertas, estudos futuros do vento solar e dos ventos planetários podem revelar mais sobre a evolução da água em nosso sistema solar e os efeitos potenciais da atividade solar e da magnetosfera em outras luas e corpos planetários. A expansão desta pesquisa exigirá novos satélites equipados com espectrômetros abrangentes de mapeamento de hidroxila / água, e sensores de partículas em órbita e na superfície lunar para confirmar totalmente este mecanismo. Essas ferramentas podem ajudar a prever as melhores regiões para exploração futura, mineração e eventual assentamento na lua. Praticamente, esta pesquisa pode influenciar o projeto das próximas missões espaciais para melhor proteger os humanos e os satélites dos perigos da radiação de partículas, e também melhorar modelos de computador e experimentos de laboratório de formação de água no espaço.
