As teorias atuais sobre a formação dos Moonilit favorecem a formação da Terra e da Lua a partir dos detritos criados pela colisão de um mundo do tamanho de Marte com a proto-Terra há cerca de 4,5 bilhões de anos. Novas pesquisas, no entanto, sugerem que a Lua mais tarde passou por um segundo evento de fusão que redefiniu a idade aparente de muitas amostras geológicas. Crédito: NASA
Os cientistas acreditam que o calor das forças de maré derreteu a crosta da Lua após sua formação, o que pode explicar por que a Lua é mais antiga do que as amostras às vezes parecem indicar.
A Terra e a Lua estão para sempre presas em um abraço gravitacional que desempenhou um papel crucial na determinação do destino de ambos os mundos. Embora tenham se distanciado desde seus anos de formação, uma nova pesquisa
publicada hoje na Nature mostra o quão poderosa era sua atração em sua juventude: de acordo com o estudo, a gravidade da Terra causou efeitos de maré que derreteram a superfície da Lua primitiva, efetivamente dando a ela uma nova aparência global. Como resultado, amostras lunares podem parecer cerca de 160 milhões de anos mais jovens do que a idade real da Lua.
Compreender a natureza desse evento de derretimento da face lunar pode ajudar a determinar as medições da idade da Lua, que variam dependendo da amostra e do método. O novo trabalho, liderado pelo cientista planetário Francis Nimmo, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, também pode ajudar a esclarecer a linha do tempo da evolução da Lua após sua formação.
Resolvendo uma discrepância de idade
Cientistas acreditam amplamente que a Lua foi formada em um impacto gigante, onde um mundo do tamanho de Marte, chamado Theia, desferiu um golpe de raspão na proto-Terra logo após a formação do sistema solar. Acredita-se que tanto a Terra quanto a Lua atuais tenham se formado a partir dos detritos criados por esse impacto.
A superfície lunar primitiva existia em estado fundido, formando o que é conhecido como oceano de magma lunar. Dentro dele, ferro e elementos pesados afundaram até o núcleo. Elementos de silicato mais leves flutuaram para a superfície, formando a atual crosta de anortosito da Lua. Amplas evidências desse oceano de magma existem hoje na presença global de anortosito na Lua. Amostras foram recuperadas pelas missões Apollo, Luna e Chang'e — em locais a centenas de quilômetros de distância — e o rover Pragyan, da Índia, conduziu análises in loco de rochas semelhantes em 2023.
Pesquisadores mediram as idades dessas amostras para determinar quando elas se solidificaram. Mas isso gerou uma ampla gama de datas. O exame de amostras recuperadas pelas missões Apollo da NASA e pelas missões robóticas russa Luna e chinesa Chang'e indica uma idade de cerca de 4,35 bilhões de anos. Mas a análise de grãos individuais de zircão em amostras lunares revela alguns grãos com idade de 4,51 bilhões de anos, uma diferença de 160 milhões de anos.
Aprofundando o mistério, a modelagem térmica da Lua à medida que esfriava é mais consistente com a idade mais antiga. Mas a Lua também parece ter poucas crateras de impacto grandes, o que sugeriria uma idade mais jovem.
Para explicar essas discrepâncias, Nimmo e seus colegas sugerem que a Lua passou por um segundo evento de derretimento cerca de 200 milhões de anos após sua formação. Durante esse evento, parte da crosta lunar fundiu-se novamente, "redefinindo" as idades de formação de muitos minerais. Isso explicaria a data geológica mais recente de formação desses minerais, de cerca de 4,35 bilhões de anos, embora ainda permita que a Lua tenha se formado antes, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás.
A questão é: qual foi a fonte de calor que refundiu a Lua primitiva? Rochas radioativas que liberam calor nas profundezas da Lua podem ter contribuído com algum calor adicional, mas um corpo pequeno como a Lua deveria resfriar mais rápido que a Terra, e não aquecer novamente e refundir.
Nimmo e seus colegas se concentraram em uma faceta da Lua primitiva que recebe pouca atenção pública: ela, na verdade, se formou muito mais perto da Terra do que está hoje. As suposições atuais colocam a Lua recém-formada a apenas cerca de cinco raios terrestres de altitude, ou 32.000 quilômetros acima da Terra. Isso é aproximadamente tão perto da Terra quanto os satélites de comunicação geossíncronos e meteorológicos atuais, e cerca de 10 vezes mais perto do que a Lua está hoje. Como a força da gravidade é mais forte em distâncias mais curtas, o sistema Terra-Lua primitivo experimentou enormes forças de maré gravitacionais em comparação com o par mais distante de hoje.
A bacia do Polo Sul-Aitkin (SPA), representada aqui com cores que representam dados de elevação, foi formada a partir de um impacto massivo. Se a teoria de uma segunda fusão lunar há cerca de 4,35 bilhões de anos estiver correta, a bacia do Polo Sul-Aitkin não poderia ter se formado antes disso, ou teria sido apagada pela atividade vulcânica. Crédito: NASA/GSFC/Universidade do Arizona.
Nimmo e seus colegas calculam que essas forças de maré poderiam ter aquecido significativamente a Lua quando sua órbita estava entre 16 e 22 raios terrestres de distância. Essa região é chamada de transição do plano de Laplace e marca o local onde a órbita da Lua, em sua migração gradual para longe da Terra, passou de ser influenciada principalmente pela gravidade terrestre a também ser afetada pelo Sol. Nessa distância, as contribuições do Sol e da Terra para a precessão orbital da Lua eram iguais, criando uma ressonância orbital que amplificava os efeitos das marés.
Ao longo de 3 a 5 milhões de anos, esse aquecimento por maré teria sido suficiente para derreter novamente parte da crosta lunar e do manto. Embora esse derretimento não tenha formado um oceano de magma global nem alterado significativamente o formato geral da Lua, a atividade vulcânica resultante teria apagado crateras e bacias de impacto anteriores, suavizando sua superfície e criando uma "tela em branco" para a formação de novas feições lunares.
Um rápido impulso orbital
Um aspecto desse cenário que exigia mais explicação é que, nele, a Lua teria elevado sua órbita muito rapidamente, de cerca de 5 raios terrestres até a região de transição do plano de Laplace. Hoje, o inchaço dos oceanos da Terra devido às marés exerce uma atração gravitacional que acelera lentamente a Lua, elevando sua órbita em 3,8 cm por ano. Porém, os oceanos da Terra só se formaram há cerca de 3,8 bilhões de anos, quando a atmosfera primordial esfriou o suficiente para permitir que o vapor d’água se condensasse.
Como os oceanos terrestres não existiam na época do suposto segundo derretimento lunar (há 4,35 bilhões de anos), outro mecanismo era necessário. Nimmo observa que, nesse período, a Terra ainda era um planeta fundido — não uma esfera lisa, mas irregular. Além disso, a Lua induzia deformações na Terra, que também girava mais rápido, com dias de apenas quatro horas.
Essas deformações na Terra "mole", combinadas com a rotação mais rápida, poderiam ter substituído as marés oceânicas modernas, explica Nimmo, elevando a órbita da Lua de 5 para 16 raios terrestres em 200 milhões de anos. Uma vez nessa altitude — ainda muito mais próxima do que a distância atual da Lua (cerca de 60 raios terrestres) — a gravidade da Terra teria puxado e comprimido a Lua em direções constantemente variáveis, como um padeiro amassando uma bola de massa. Com o tempo, esse estiramento e compressão contínuos teriam elevado a temperatura da Lua ao ponto de derretê-la novamente.
Implicações do segundo derretimento lunar
Outra consequência desse processo é que ele estabelece um limite de idade para dois dos maiores impactos de bacias na Lua: a Bacia Procellarum (no lado próximo) e a Bacia do Polo Sul-Aitken (a maior cratera de impacto do Sistema Solar, que cobre grande parte do hemisfério sul do lado oculto). Esses eventos devem ter ocorrido após a segunda solidificação da crosta lunar, há cerca de 4,35 bilhões de anos.
Perguntas como a verdadeira idade da Lua são o que impulsionam nossa curiosidade sobre o universo. A resposta a uma questão inspira outra, perpetuando nossa busca por verdades cósmicas. Quanto mais descobrimos sobre a Lua, mais perguntas surgem — e mais fascinante ela se revela.
