Lua teve atividade vulcânica surpreendentemente recente, amostras confirmam

As descobertas, publicado na Ciênciavêm da análise de rocha e solo lunar entregues à Terra pela espaçonave Chang’e 5 da China em 2020. Embora esses resultados sejam difíceis de conciliar com a história aceita do vulcanismo lunar, é possível que algumas áreas do interior da Lua fossem mais enriquecidas em elementos radioativos que geram o calor que impulsiona a atividade vulcânica.

A região onde Chang’e 5 pousou, chamada Oceanus Procellarum, pode ser uma dessas áreas onde as rochas foram enriquecidas com estes elementos produtores de calor.

O vulcanismo é uma forma importante pela qual todos os corpos planetários rochosos perder o calor. Os corpos rochosos do nosso Sistema Solar são a Terra, Vênus, Marte, Mercúrio, o satélite de Júpiter, Io, e o satélite da Terra, a Lua.

Todas as evidências disponíveis sugerem que Vênus é atualmente vulcanicamente ativo. Em Marte, podemos datar as idades de formação de grandes fluxos de lava contando o número de crateras de impacto nestes fluxos.

Esta técnica de contagem de crateras baseia-se no facto de as crateras se formarem aleatória e uniformemente nas superfícies planetárias, pelo que os terrenos com muitas crateras são considerados mais antigos. Os resultados sugerem que Marte, que tem metade do tamanho da Terra, é vulcanicamente ativo a cada poucos milhões de anos.

Isto é esperado, porque corpos maiores conservam melhor o calor do que os menores. Nesta base, Mercúrio, que tem um terço do tamanho da Terra, e a nossa Lua, um quarto do tamanho da Terra, deveriam estar vulcanicamente mortos há cerca de 2 mil milhões de anos.

O mesmo deveria acontecer com Io, que é semelhante em tamanho à nossa Lua. No entanto, as forças de maré geradas pelas interações gravitacionais com Júpiter dão a Io uma forte fonte de calor adicional. Como resultado, Io é muito vulcanicamente ativo.

As áreas escuras da Lua

A maioria das erupções na Lua ocorreram perto das bordas de depressões gigantes formadas no início da história da Lua por impactos de asteróides. A lava inundou o interior dessas bacias para formar as áreas escuras no lado próximo da Lua. Essas áreas são chamadas de maria (singular égua), a palavra latina para mares, porque as camadas planas de lava foram confundidas com extensões de água pelos primeiros observadores.

As análises da composição e idade das amostras trazidas destas áreas de mar pelas seis missões Apollo e três sondas robóticas soviéticas foram consistentes com a crença de que não houve atividade vulcânica geologicamente recente na Lua.

Esse entendimento persistiu até que imagens de altíssima resolução da superfície lunar obtidas nos EUA Missão Lunar Reconnaissance Orbiter ficou disponível após o lançamento da missão em 2009. A contagem do número de crateras de impacto muito pequenas revelou a falta de crateras em algumas áreas vulcânicas com texturas de superfície incomuns, denominadas manchas irregulares de égua (IMPs).

A explicação mais simples para isto era que estes PIM eram jovens, normalmente com cerca de 100 milhões de anos. Isto é 20 vezes mais jovem do que a idade mais jovem de 2 mil milhões de anos que era esperada.

Numa tentativa de reconciliar estas observações com a história aceite do vulcanismo lunar, foi apontado que a falta de qualquer atmosfera na Lua tornaria as erupções lá significativamente diferentes daquelas na Terra. A falta de pressão confinante teria permitido que as lavas em erupção libertassem quase todos os compostos gasosos nelas dissolvidos, permitindo que alguns fluxos de lava contivessem um grande número de bolhas de gás – a ponto de ser uma espuma.

Os impactos dos meteoróides nesta espuma macia produziriam crateras muito menores do que na rocha sólida, fazendo com que o método de contagem de crateras fornecesse idades muito recentes.

Esta questão tem sido muito debatida e a melhor forma de resolvê-la é devolver amostras à Terra para análises laboratoriais detalhadas. Chang’e 5 trouxe amostras de um grande fluxo de lava que já era conhecido, pela contagem de crateras, como sendo relativamente jovem em termos geológicos.

Análises iniciais de muitos fragmentos de lava eram consistentes com a teoria há muito aceita de que o vulcanismo lunar parou há 2 bilhões de anos. No entanto, um exame mais atento das amostras chinesas, conforme descrito no novo Artigo científicoconcentrou-se em alguns dos menores fragmentos – a maioria de rochas quebradas e derretidas em gotículas por impactos de meteoróides.

Três destas 3.000 gotículas foram identificadas a partir da sua química detalhada como sendo de origem vulcânica e têm apenas 120 milhões de anos – muito semelhante às idades jovens inferidas para PIM noutros locais da Lua.

Erupções lunares

As erupções lunares deveriam ter envolvido altas fontes de lava, como as comumente vistas em erupção no Havaí, por exemplo. Embora a maioria destas gotículas se tenha acumulado em fluxos de lava, algumas terão sido expelidas por dezenas de quilómetros para outras partes da superfície da Lua.

As três “gotículas vulcânicas” identificadas na amostra da Chang’e 5 provavelmente não surgiram da mesma abertura que a maior parte da rocha e do solo entregue à Terra. Isto explicaria porque é que estas gotículas são muito mais jovens do que o fluxo de lava no local de aterragem da Chang’e 5.

Estas três gotículas vítreas são a primeira evidência física que temos de atividade vulcânica anormalmente recente na Lua. Teria que haver concentrações muito mais elevadas de elementos radioactivos produtores de calor em algumas áreas do que noutras para que a actividade vulcânica tivesse ocorrido tão recentemente como os novos resultados sugerem. Assim, estas descobertas podem levar a uma grande revisão na nossa compreensão de como a Lua se desenvolveu.

Lionel WilsonProfessor Emérito, Centro Ambiental de Lancaster, Universidade de Lancaster

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.