Mistério resolvido: por que os dois lados da Lua são tão diferentes

É como poder olhar dentro de uma melancia sem precisar cortá-la. Você pode dizer se está maduro, se tem sementes grandes ou pequenas, se contém muita ou pouca água... e tudo isso, apenas examinando-o por fora. É exatamente isso que os cientistas vêm fazendo há anos, embora não com melancias, mas com luas , asteroides e até mesmo planetas inteiros. Para conseguir isso, eles usam a sutil, mas poderosa força da gravidade e, graças a ela, ganham acesso aos segredos que jazem adormecidos dentro deles.

Dois estudos recentes da NASA, publicados na ' Nature ' e ' Nature Astronomy ', são um excelente exemplo de como a análise de dados gravitacionais coletados por espaçonaves em órbita está revolucionando nossa compreensão das estruturas planetárias. E tudo isso sem precisar pousar em sua superfície. Embora a Lua, nosso satélite natural, e Vesta , um asteroide gigantesco que reside no cinturão principal entre Marte e Júpiter, sejam corpos celestes muito diferentes, ambas as investigações usaram uma técnica semelhante para revelar detalhes inéditos sobre suas composições internas.

Para o estudo lunar, publicado na Nature , os pesquisadores desenvolveram um novo modelo gravitacional do nosso satélite que leva em conta as pequenas variações em seu campo gravitacional ao longo de sua órbita elíptica ao redor da Terra.

Essas flutuações fazem com que a Lua fique levemente deformada devido à "força de maré" exercida pelo nosso planeta, um fenômeno conhecido como "deformação de maré". Essa sutil 'flexão' lunar fornece informações cruciais sobre sua profunda estrutura interna. Seria como apertar uma bola de borracha com a mão. Sua forma mudaria devido à pressão. Da mesma forma, a Terra exerce uma "atração" gravitacional sobre a Lua , fazendo com que ela se estique e se contraia levemente enquanto orbita. A maneira como a Lua responde a essa pressão — ou seja, como ela se deforma — depende de como a massa é distribuída dentro dela. Um interior mais rígido, de fato, se deformará menos do que um mais flexível.

Usando seu sofisticado modelo de computador, os pesquisadores produziram o mapa gravitacional lunar mais detalhado até hoje. Um mapeamento extremamente preciso da gravidade lunar que, aliás, não é útil apenas para este tipo de estudos científicos, mas também constitui uma ferramenta inestimável para futuras missões espaciais .

A conquista foi possível graças a uma análise exaustiva de dados coletados pela missão GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) da NASA. As naves espaciais gêmeas da missão, chamadas Ebb e Flow, orbitaram a Lua de dezembro de 2011 a dezembro de 2012, medindo pequenas variações em seu campo gravitacional com precisão surpreendente.

Uma das descobertas mais intrigantes deste estudo se concentra nas diferenças entre o lado visível da Lua (aquele que ela sempre nos mostra) e seu lado oculto. Enquanto o primeiro é dominado por vastas planícies escuras, conhecidas como "mares lunares", feitas de rocha derretida que esfriou e solidificou bilhões de anos atrás, o outro lado é muito mais montanhoso e acidentado, com poucos "mares".

Algumas teorias sugerem que a causa dessas disparidades pode ser o vulcanismo intenso na face visível. O processo teria causado o acúmulo de elementos radioativos, que geram calor, nas profundezas do manto. Algo que o novo estudo confirma, estabelecendo-se assim como a evidência mais forte até o momento dessa hipótese.

"Descobrimos que o lado próximo da Lua flexiona mais do que o lado distante ", explica Ryan Park, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, líder de ambos os estudos, "o que significa que há algo fundamentalmente diferente na estrutura interna dos dois lados". Quando analisamos os dados pela primeira vez, os resultados foram tão surpreendentes que não conseguíamos acreditar. Então repetimos os cálculos muitas vezes para verificar as descobertas. No total, isso representa uma década de trabalho.

Comparando seus resultados com outros modelos existentes, a equipe de Park encontrou uma diferença pequena, mas significativa, na quantidade de deformação entre os dois hemisférios lunares. A explicação mais provável é que o lado próximo é feito de materiais que vêm de uma região mais quente do manto. O que, além disso, é uma forte evidência da atividade vulcânica que moldou a superfície da face visível entre 2 e 3 bilhões de anos atrás.

No segundo estudo, publicado na Nature Astronomy , os pesquisadores aplicaram uma técnica semelhante para analisar as propriedades rotacionais de Vesta , um corpo celeste muito menor que a Lua. Usando dados radiométricos da Deep Space Network da NASA e imagens da sonda Dawn, que orbitou o asteroide entre julho de 2011 e setembro de 2012, a equipe descobriu algo surpreendente sobre sua estrutura interna.

Até agora, a teoria predominante sugeria que Vesta, assim como planetas terrestres como o nosso, deveria ter camadas internas bem definidas: uma crosta rochosa, um manto e um núcleo de ferro denso. Entretanto, as novas descobertas mostraram que o interior de Vesta pode ser muito mais uniforme , com muito pouco ou nenhum núcleo de ferro.

Para entender como essa conclusão foi alcançada, é necessário entender o conceito de "momento de inércia". Imagine uma patinadora girando com os braços estendidos. Se você pegá-los até que grudem no seu corpo, sua velocidade de rotação aumenta. Isso ocorre porque seu momento de inércia diminui à medida que a massa (os braços) se aproxima de seu eixo de rotação. Da mesma forma, ao medindo a maneira como Vesta "oscila" enquanto gira, os cientistas podem determinar seu momento de inércia, uma propriedade muito sensível à distribuição de massa dentro dela. Um baixo momento de inércia indicaria uma concentração de massa em direção ao centro, enquanto um alto momento de inércia sugeriria uma distribuição mais uniforme.

Medições feitas pela equipe de Park revelaram que Vesta se encaixa na segunda possibilidade, apontando para uma distribuição de massa mais homogênea e um núcleo denso muito pequeno, ou mesmo ausente. A descoberta desafia teorias anteriores sobre a formação de Vesta .

A gravidade geralmente faz com que elementos mais pesados ​​afundem em direção ao centro de um corpo planetário ao longo do tempo, como aconteceu, por exemplo, com o núcleo de ferro líquido da Terra. A estrutura mais homogênea de Vesta pode indicar que ela nunca formou camadas distintas ou que foi formada a partir de fragmentos de outro corpo planetário após um impacto massivo.

É importante notar que essa abordagem de usar dados de gravidade para inferir a estrutura interna de corpos celestes não é exclusiva da Lua e de Vesta. Em 2016, o próprio Ryan Park aplicou a mesma técnica aos dados da missão Dawn para estudar Ceres, o planeta anão também localizado no cinturão de asteroides. Os resultados desse estudo sugeriram um interior parcialmente diferenciado para Ceres.

Mais recentemente, Park e sua equipe estenderam essa metodologia para Io, a lua vulcânica de Júpiter. Usando dados coletados pelas sondas espaciais Juno e Galileo da NASA durante seus sobrevoos em Júpiter e combinando-os com observações terrestres, os cientistas mediram mudanças sutis na gravidade de Io enquanto ela orbita Júpiter, um planeta enorme que exerce uma poderosa atração de maré. Suas descobertas revelaram que é improvável que Io tenha um oceano de magma global, uma hipótese que já havia sido considerada.

"Nossa técnica", diz Park, "não se limita a Io, Ceres, Vesta ou à Lua. Há muitas oportunidades no futuro para aplicá-la ao estudo do interior de corpos planetários intrigantes em todo o Sistema Solar.