Na manhã de 4 de fevereiro de 2025, no deserto do oeste do Texas, a cápsula de um foguete New Shepard se separou do seu propulsor a caminho de um apogeu acima dos cem quilômetros e começou a girar. Pequenos jatos de gás a levaram a cerca de onze rotações por minuto, e durante dois minutos e meio tudo o que estava a bordo deixou de flutuar para pesar um sexto do que pesaria na Terra. Dentro de uma caixa preta impressa em 3D, do tamanho de um pacote de um quilo de arroz, dezoito cavidades cheias de líquidos coloridos, amarelo, azul e vermelho, foram fotografadas 86 vezes por uma câmera do tipo que hobbistas usam em projetos de Arduino. Essas fotografias são o primeiro retrato experimental de como a água se comporta sob a gravidade da Lua, e foram tiradas por um motivo muito concreto: ninguém sabe, ainda, como regar uma planta lá.

A pergunta parece pequena diante do tamanho da empreitada que a motiva. Os programas de retorno à Lua, liderados pelo Artemis da NASA e acompanhados pelos planos chineses de uma estação de pesquisa no polo sul lunar, partem da premissa de que a presença humana deixará de ser uma visita de dias para se tornar uma ocupação de meses. Uma ocupação assim não pode depender apenas de comida enviada da Terra, porque transporte, armazenamento e processamento impõem limites severos a qualquer despensa. As plantas entram nessa equação como muito mais do que alimento. Elas convertem o dióxido de carbono exalado pela tripulação em carboidratos, purificam água por transpiração e produzem biomassa capaz de condicionar substratos artificiais. São, nas palavras dos autores do novo estudo, componentes essenciais de qualquer assentamento humano fora da Terra.

Os números dão a dimensão do problema. Modelos de cultivo lunar estimam que sustentar uma tripulação de seis pessoas exigiria cerca de 650 metros quadrados de área plantada, pouco mais do que uma quadra e meia de basquete coberta por hortaliças, cereais e leguminosas sob luz artificial. Esse cultivo precisaria funcionar num ambiente que, em vários aspectos, é mais hostil do que Marte: a Lua não tem atmosfera, oscila entre temperaturas extremas ao longo de um dia que dura quase um mês terrestre, recebe radiação ionizante sem qualquer blindagem natural e está coberta por regolito, uma camada de rocha fragmentada e poeira cuja espessura, composição e granulometria variam de lugar para lugar. Cada uma dessas condições já foi estudada isoladamente em laboratórios e em órbita. Uma delas, porém, nunca tinha sido testada com água e substrato: a própria gravidade lunar.

A lista do que já se sabe é longa. Experimentos examinaram o crescimento vegetal sob pressão reduzida, em baixas temperaturas e sob irradiação por prótons de alta energia. Décadas de cultivo em órbita, do trigo anão cultivado a bordo da estação russa Mir às alfaces e rabanetes das câmaras Veggie e Advanced Plant Habitat da Estação Espacial Internacional, mostraram que as plantas se viram notavelmente bem sem peso, usando apenas a luz como referência direcional para orientar caules e raízes. Em 2022, pesquisadores da Universidade da Flórida chegaram a germinar Arabidopsis thaliana em punhados de regolito trazido pelas missões Apollo, e simulantes lunares vêm sendo usados para cultivar tomates e cereais. O ciclo dia-noite da Lua, de duas semanas de luz seguidas por duas de escuridão, pode ser contornado com sombreamento e iluminação suplementar. A gravidade, não. Não há como fingi-la numa bancada de laboratório.

O elo mais frágil dessa cadeia de conhecimento está justamente onde a raiz encontra o solo. Os sistemas de cultivo hoje em operação na estação espacial usam arcilita, uma argila calcinada e porosa, peneirada em grãos de um a dois milímetros de diâmetro. Esse tamanho não é arbitrário: em microgravidade, grãos dessa escala criam poros grandes o bastante para reter ar e, ao mesmo tempo, distribuir a água por capilaridade, evitando que as raízes se afoguem numa película contínua de líquido. Trata-se de uma solução calibrada para a ausência quase total de peso. Se ela funciona sob um sexto da gravidade terrestre, se o regolito lunar se comportaria de modo semelhante, se a água percolaria pelos poros ou ficaria presa neles, ninguém sabia dizer. O fluxo de água em qualquer solo depende da diferença de pressão, da molhabilidade e da viscosidade. A viscosidade ignora a gravidade; a pressão que empurra o líquido pelos poros, não.

Foi para preencher essa lacuna que Karl Hasenstein, biólogo da Universidade da Louisiana em Lafayette com uma longa carreira de experimentos sobre gravitropismo e cultivo de plantas no espaço, montou um aparato simples e o embarcou num voo suborbital. Ele assina o estudo com John Kiss, do Instituto de Tecnologia da Flórida, especialista em como as plantas percebem a gravidade e a luz, e com Christopher McKay, cientista planetário do Centro de Pesquisa Ames da NASA conhecido por seus trabalhos sobre habitabilidade e astrobiologia. O artigo, publicado no periódico Microgravity Science and Technology, não contou com financiamento dedicado; o experimento e o lugar no foguete foram patrocinados pela empresa 4space.co e sua presidente executiva, Chantelle Baier. Hasenstein concebeu o experimento, desenhou e construiu o hardware, analisou os dados e escreveu o manuscrito, enquanto Kiss e McKay o editaram e revisaram. É ciência de garagem no melhor sentido da expressão, embarcada no foguete de Jeff Bezos.

Simular a gravidade da Lua durante minutos exige um truque. Em queda livre, uma cápsula e tudo o que está dentro dela não sentem peso algum; se a cápsula gira, porém, qualquer objeto preso à sua parede é continuamente empurrado para fora, como um passageiro num carrossel. Esse empurrão, a aceleração centrípeta, cresce com o quadrado da velocidade de rotação e com a distância ao eixo. A onze rotações por minuto, um ponto situado a 1,2 metro do centro experimenta pouco menos de 1,6 metro por segundo ao quadrado, valor próximo dos 1,625 metros por segundo ao quadrado que os modelos de campo gravitacional de referência atribuem à superfície da Lua, cerca de um sexto dos 9,8 da Terra.

Foi exatamente essa configuração que a Blue Origin estreou na missão NS-29: pela primeira vez, um New Shepard usou seus propulsores de controle de atitude para girar a cápsula durante a fase de voo livre, convertendo um voo de microgravidade num voo de gravidade lunar. A NS-29 decolou do Launch Site One, no oeste do Texas, levando cerca de trinta cargas úteis, boa parte delas apoiada pelo programa Flight Opportunities da NASA, que compra lugares em voos comerciais para testar tecnologias destinadas à Lua. Entre instrumentos para estudar o comportamento do regolito, sistemas de manuseio de poeira e demonstrações de propulsão, estava a caixa preta de Hasenstein.

A escolha da gravidade lunar como tema de voo não é casual para a empresa: a Blue Origin desenvolve o módulo de pouso Blue Moon, selecionado pela NASA para levar astronautas à superfície na missão Artemis V, e tem interesse direto em saber como fluidos, poeira e mecanismos se comportam sob um sexto de g. O perfil de voo de um New Shepard é curto e intenso: pouco mais de dez minutos entre a ignição e o pouso suave da cápsula sob paraquedas, com alguns minutos acima da linha de Kármán, a fronteira convencional do espaço a cem quilômetros de altitude. Nessa missão, dois desses minutos foram dedicados à rotação.

O aparato cabia em um volume de dez por dez por vinte centímetros. A caixa, impressa em 3D e pintada de preto para eliminar reflexos, abrigava três elementos em linha: uma fonte de luz ao fundo, a câmara de teste com os líquidos no meio e, a 14,3 centímetros da face frontal dessa câmara, um painel eletrônico com a câmera. A iluminação vinha de quatro fitas de LEDs do tipo chip-on-board, em que os diodos são soldados diretamente sobre a placa, cada uma com 7,5 centímetros e temperatura de cor de 6.000 kelvin, uma luz branca-azulada que atravessava os líquidos por trás e os projetava como vitrais na lente.

O conjunto eletrônico era deliberadamente modesto: uma câmera Arducam OV5642 de 1.600 por 1.200 pixels, um acelerômetro triaxial MMA8451, um relógio de tempo real DS3231 com termômetro integrado e um gravador de cartão microSD, tudo orquestrado por um microcontrolador Arduino Nano Every e alimentado por uma fonte externa de cinco volts. Nenhum desses componentes foi qualificado para uso espacial; a aposta era que um voo de dez minutos, dentro de uma cápsula pressurizada, não exigiria mais do que isso. Qualquer estudante de engenharia reconheceria cada item da lista, e qualquer loja de eletrônica venderia o conjunto inteiro por menos do que custa um pneu de carro.

A câmara de teste era um bloco com dezoito cavidades, organizadas em três fileiras de seis. Cada líquido ocupava duas colunas vizinhas, de modo que todas as combinações de fluido e geometria aparecessem numa única fotografia. As fileiras diferiam na forma das paredes: uma tinha paredes verticais e as outras duas, paredes inclinadas em quinze e em vinte graus em relação à vertical, para que os meniscos interagissem com ângulos distintos. As cavidades tinham oito milímetros de profundidade e dez de largura, com volumes de 1,82, 1,62 e 1,45 mililitro de cima para baixo, preenchidos respectivamente com 900, 850 e 600 microlitros de líquido, deixando espaço para o ar. O bloco recebeu três camadas de verniz acrílico em spray, foi fechado com uma lâmina de policarbonato de 0,8 milímetro e selado com adesivo de cianoacrilato, a mesma supercola vendida em qualquer loja de ferragens.

Três líquidos competiram nas cavidades. A água deionizada, com viscosidade de um centipoise, servia de referência e foi tingida de amarelo com o corante alimentar FDC Yellow 5. O centipoise é a unidade que mede a resistência de um fluido a escoar: a água tem um, o azeite de oliva tem algumas dezenas, o mel chega aos milhares. Uma solução de glicerol a trinta por cento em massa, com viscosidade de 2,5 centipoise, duas vezes e meia mais espessa que a água, recebeu o azul FDC Blue 1. A escolha do glicerol não foi apenas para testar viscosidade; ele é candidato a agente umectante para o regolito e tem efeitos conhecidos sobre o crescimento vegetal.

O terceiro líquido era uma solução salina a 0,8 por cento de cloreto de sódio, concentração próxima à do soro fisiológico, tingida com o vermelho FDC Red 40 para avaliar se os íons dissolvidos alterariam o comportamento da água. Cada tintura entrou na proporção de quarenta microlitros para vinte mililitros de líquido, o bastante para colorir sem alterar de forma relevante as propriedades físicas. As cores não eram capricho: numa fotografia tirada por uma câmera automática, sem ninguém a bordo para anotar o que era o quê, o amarelo, o azul e o vermelho são a única etiqueta que identifica cada fluido, e a luz que atravessa cada coluna revela, pela intensidade, quanto líquido há em cada ponto.

A eletrônica foi ligada 6,7 minutos antes da decolagem e começou a registrar. O calor da iluminação e dos circuitos fez a temperatura interna subir de forma linear, de 16,7 para 21 graus Celsius até o início da simulação lunar, a uma taxa de 0,36 grau por minuto; durante a fase de gravidade lunar ela variou menos de três graus. O acelerômetro capturou a sequência completa do voo: o pico da subida, a queda do valor a praticamente zero quando a cápsula entrou em queda livre, com o mínimo aos nove minutos, e então um patamar estável em 1,76 metro por segundo ao quadrado, com desvio-padrão de apenas 0,02, mantido por 2,3 minutos. Foram esses 2,3 minutos que renderam as 86 imagens do experimento. O valor medido ficou cerca de oito por cento acima da gravidade lunar real, uma diferença pequena para a maioria dos propósitos, mas registrada com honestidade pelos autores.

Quando a rotação cessou, o sensor registrou um segundo período de microgravidade, breve, antes de a cápsula começar a cair de volta à atmosfera. A desaceleração da reentrada foi tão intensa que saturou o acelerômetro por sete segundos, um lembrete de que a mesma cápsula que oferece dois minutos de serenidade lunar submete sua carga a um solavanco violento no caminho de volta. Os dados, armazenados no cartão de memória, só foram recuperados após o pouso. Essa é uma das servidões dos voos suborbitais: não há telemetria do experimento em tempo real, nem chance de ajustar alguma coisa durante o voo. Ou a sequência programada funciona sozinha, ou a oportunidade é perdida. Neste caso, funcionou.

As fotografias contam a história do voo em quatro atos. Na calibração em solo, sob os 9,8 metros por segundo ao quadrado da Terra, os líquidos repousam no fundo das cavidades com meniscos discretos. Durante a aceleração da subida e o pouso, o vetor de força aponta para dentro do plano da imagem, e os fluidos se espalham contra a janela de policarbonato. Na ausência de peso, o quadro muda por completo: sem aceleração efetiva, só as interações com as superfícies decidem onde o líquido fica, e ele se agarra às paredes e aos cantos, deixando bolhas de ar suspensas no meio das cavidades como pedras num rio. Então vem o ato lunar. A rotação devolve um vetor de força apontando para baixo, e os líquidos voltam a se assentar, mas não da mesma maneira que na Terra.

A sobreposição das imagens tiradas sob gravidade terrestre e lunar torna a diferença evidente. Em cada cavidade, a coluna de líquido aparece mais alta na Lua simulada, embora o volume seja rigorosamente o mesmo. A explicação está nas paredes: com menos peso puxando o líquido para o fundo, a película que molha as superfícies da cavidade fica mais espessa, e o que sobra para a coluna central se redistribui para cima. A forma do menisco também muda. Sob a gravidade terrestre, a superfície do líquido tem aparência mais achatada no centro; sob a gravidade lunar, ela se arredonda, como se o líquido tivesse sido encolhido para dentro de uma gota maior. Um detalhe chamou a atenção dos autores pelo que não aconteceu: as fileiras de cima e de baixo, por estarem a distâncias diferentes do eixo de rotação, experimentavam acelerações centrífugas ligeiramente distintas, e ainda assim não mostraram diferença mensurável entre si.

Para transformar essas formas em números, os pesquisadores recorreram a uma equação com mais de dois séculos de idade. A superfície de um líquido se comporta como uma membrana elástica tensionada, e a tensão superficial é a medida dessa elasticidade: é ela que mantém uma gota esférica, que permite a um inseto caminhar sobre a lagoa e que faz a água subir pelas bordas de um copo formando o menisco. Thomas Young e Pierre-Simon Laplace mostraram, por volta de 1805, que a diferença de pressão entre os dois lados de uma superfície curva é proporcional à tensão superficial multiplicada pela curvatura. Num campo gravitacional, essa pressão é equilibrada pelo peso da coluna de líquido, que cresce com a profundidade. O resultado é uma equação diferencial cuja solução descreve, ponto a ponto, o perfil do menisco. Dado o perfil medido, é possível inverter o problema e extrair a tensão superficial.

Da mesma equação nasce um número que resume o duelo entre peso e tensão superficial: o comprimento capilar, definido como a raiz quadrada da tensão superficial dividida pelo produto da densidade pela gravidade. Ele marca a escala abaixo da qual a tensão superficial manda e acima da qual a gravidade vence. Uma gota de água menor que o comprimento capilar permanece esférica; uma gota maior se achata em poça. É também ele que limita o tamanho de uma gota pendurada numa torneira antes que o peso a arranque.

Para a água na Terra, esse comprimento vale cerca de 2,7 milímetros. Como a gravidade lunar é seis vezes menor e o comprimento capilar varia com o inverso da raiz quadrada da gravidade, a mesma água na Lua deveria ter um comprimento capilar cerca de 2,45 vezes maior, entre 6,4 e 6,6 milímetros, dependendo de se adotar a aceleração medida no voo ou a gravidade lunar real. Na prática, isso significa que gotas e poças podem ser maiores antes de se achatarem, que a água sobe mais alto em tubos finos e que poros duas vezes mais largos se comportam como capilares. É o tipo de mudança que redesenha a hidráulica de um solo.

A análise começou pela digitalização dos meniscos. Com 63 micrômetros por pixel, cada imagem de 1.600 por 1.200 pixels foi processada no programa Fiji, uma plataforma aberta de análise de imagens biológicas, com o auxílio do plug-in Kappa, que ajusta curvas de Bézier a contornos e mede sua curvatura. Como a largura das cavidades, de dez milímetros, superava as dimensões capilares dos líquidos, os meniscos esquerdo e direito de cada cavidade não se encontravam no centro, e cada um foi medido separadamente como um meio-perfil. As coordenadas foram convertidas de micrômetros para metros e normalizadas de modo que a altura fosse contada a partir da parte plana do menisco e a distância horizontal crescesse de zero, no centro, até a parede. A cada um desses conjuntos de pontos foi ajustada, por mínimos quadrados não lineares, a solução da equação de Young-Laplace.

Um obstáculo apareceu logo no ponto onde o líquido toca a parede. O ângulo de contato, a inclinação com que a superfície do líquido encontra o sólido, não pôde ser determinado de forma inequívoca nas imagens, porque a região junto à parede é exatamente onde a curvatura é maior e a resolução menos generosa. Os autores contornaram o problema definindo um ângulo aparente, calculado a partir da geometria conhecida da parede e de um ângulo de contato extrapolado, e usando-o como condição de contorno do ajuste. Para avaliar a confiabilidade, separaram os resíduos, a diferença entre o perfil medido e o modelado, em duas zonas, uma dominada pela tensão superficial, no centro, e outra dominada pela parede. Calcularam o coeficiente de determinação de cada ajuste, construíram uma faixa de confiança a partir do resíduo médio numa janela deslizante e criaram um índice de estabilidade, que cai quando a curvatura medida começa a divergir do comportamento ideal previsto pela equação.

O exemplo que ilustra o método é um perfil de glicerol sob gravidade lunar, numa cavidade de parede vertical. A curva ajustada acompanha os pontos medidos com um coeficiente de determinação de 99,3 por cento, e os resíduos ficam na casa dos micrômetros, em grande parte abaixo da resolução de um pixel. O ajuste cruza os dados em dois pontos, um na zona dominada pela tensão superficial e outro na zona de contato com a parede, e sua estabilidade decai à medida que se aproxima do sólido, até o ponto em que o índice marca o início da instabilidade. Os extremos do perfil, a parte plana do centro e a subida íngreme junto à parede, são os mais sensíveis a erros. Em todas as dezoito combinações de fluido, geometria e gravidade, os coeficientes de determinação se aproximaram de cem por cento. A matemática, portanto, funcionou. A física por trás dos números é que se revelou mais traiçoeira.

A tensão superficial é uma propriedade do líquido, não do lugar: a água deveria apresentar o mesmo valor na Terra e na Lua, e esse valor, segundo as tabelas de referência, é de 72 milinewtons por metro. Os ajustes contaram outra história. Para a água em cavidades de parede vertical, a tensão superficial estimada foi de 38,7 milinewtons por metro na gravidade terrestre e de 30,6 na lunar; nas paredes inclinadas, os valores terrestres ficaram entre 31,5 e 39,5, e os lunares em torno de 30. A solução salina seguiu o mesmo padrão, com 37,2 na Terra e 32,7 na Lua simulada para paredes verticais. Em média, os valores obtidos em solo foram vinte por cento maiores que os obtidos em voo, mas as barras de erro das medições terrestres, que chegavam a quinze ou trinta milinewtons por metro, impediram qualquer afirmação segura sobre uma diferença entre os dois regimes de gravidade.

O desvio em relação aos 72 milinewtons por metro não é um erro de cálculo, e sim um sintoma. Impurezas e surfactantes reduzem a tensão superficial da água mesmo em concentrações micromolares, e os corantes, os adesivos e o verniz da câmara podem ter contribuído. A pista mais forte, contudo, está na textura das paredes. Peças impressas em 3D têm uma rugosidade característica, formada pelas camadas sucessivas de deposição, e essa rugosidade cria canais microscópicos que puxam o líquido ao longo da superfície.

O efeito é conhecido desde os trabalhos teóricos de Roland Netz e David Andelman, nos anos 1990, e dos estudos de molhabilidade de David Quéré: a rugosidade reduz o ângulo de contato aparente e faz o líquido molhar a parede com mais avidez do que faria num sólido liso. Nas cavidades do experimento, a parede impressa era rugosa, mas a janela frontal de policarbonato era lisa, de modo que o menisco encontrava dois ângulos de contato diferentes, um em cada eixo, impossíveis de separar numa fotografia de frente.

Some-se a isso a geometria das cavidades, com oito milímetros de profundidade e dez de largura, e o fato de os ajustes dependerem de um meio-perfil que termina justamente na região mais incerta. Cada um desses fatores empurra a tensão superficial estimada para baixo e alarga as incertezas. Os autores não escondem a dificuldade; ao contrário, fazem dela um dos resultados. O experimento mostra, escrevem, como o efeito das superfícies se sobrepõe ao comportamento intrínseco do fluido e quão difícil é obter dados físicos limpos em condições de voo espacial, com volumes pequenos, janelas de observação curtas e hardware que precisa sobreviver a semanas de espera no solo. Em cavidades de um centímetro, a superfície nunca é um detalhe. Ela é a protagonista.

O comprimento capilar, por sua vez, entregou o resultado mais limpo do estudo. Na Terra, os ajustes deram cerca de dois milímetros para a água, contra os 2,71 previstos pela teoria, uma redução de 26 por cento que acompanha a tensão superficial rebaixada. Sob a gravidade lunar simulada, o mesmo comprimento saltou para 4,2 milímetros, com desvio-padrão de apenas 0,1 nas paredes verticais e praticamente nulo nas inclinadas. A solução salina ficou entre 4,2 e 4,3 milímetros, e o glicerol, entre 4,8 e 5,2. Os valores lunares também ficaram abaixo da previsão teórica, mas a razão entre o valor lunar e o terrestre, em torno de duas vezes, não está longe do esperado para uma aceleração cerca de cinco vezes e meia menor. Mais relevante ainda: o comprimento capilar mudou entre os regimes de aceleração, mas não com o ângulo das paredes. O efeito é governado pela gravidade, não pela geometria.

Foi o glicerol que trouxe o resultado mais instrutivo. Adicionar trinta por cento de glicerol à água deveria reduzir ligeiramente a tensão superficial, dos 72 para cerca de 69 milinewtons por metro, segundo os valores de referência. As medições apontaram na direção oposta: nas cavidades de parede vertical, a solução de glicerol apareceu com 49,7 milinewtons por metro na gravidade terrestre e 43,9 na lunar, bem acima dos 38,7 e 30,6 da água pura, e nas paredes inclinadas chegou a 56,5 na Terra e 50,1 na Lua simulada. O sal, em contraste, não produziu efeito algum. A leitura dos autores é que o glicerol molhou as paredes com mais intensidade, aumentando a curvatura do menisco na região dominada pela parede; o ajuste matemático, ao ver uma curvatura maior, atribuiu-a a uma tensão superficial maior. O número está, no sentido estrito, errado. O fenômeno que ele denuncia é real: sob gravidade lunar, o glicerol melhora a molhabilidade.

Essa conclusão tem consequências práticas imediatas. O glicerol é um álcool de três carbonos, incolor, viscoso, atóxico, subproduto da produção de sabão e biodiesel, e há anos é estudado como agente umectante capaz de ajudar substratos repelentes a absorver água. A literatura agrícola registra que ele atua como osmoprotetor em plantas sob estresse, que pulverizações foliares e regas com glicerol estimulam o crescimento de curto prazo em estufa e que microrganismos benéficos ao solo podem ser cultivados a partir dele. Se a sua adição à água de irrigação ajuda o líquido a se espalhar pelas superfícies justamente no regime de gravidade em que a água tende a ficar presa em películas e gotas, o glicerol passa a ser um candidato sério a aditivo da agricultura lunar. Os autores o colocam nessa condição com a cautela devida, mas o colocam.

O problema que esse aditivo tentaria resolver é severo. O regolito lunar seco é hidrofóbico: simulações de dinâmica molecular e análises de partículas individuais trazidas pela sonda chinesa Chang’e-5 mostram que a água não penetra prontamente nesse material, e a camada superficial, formada por partículas de dimensões micrométricas, agrava a situação ao oferecer poros minúsculos. Na Terra, o peso de uma coluna de água ajuda a vencer essa resistência e a empurrar o líquido para dentro dos poros. Na Lua, com um sexto do peso, essa ajuda encolhe na mesma proporção, e a tendência da água de se recolher em gotas e películas, ampliada pelo comprimento capilar dobrado, pode dominar. A imagem é familiar a qualquer um que já viu chuva escorrer sobre um carro encerado: as gotas se formam, rolam, mas não molham. Um canteiro lunar irrigado sem cuidado poderia se comportar como esse capô.

Há um segundo risco, oposto ao primeiro. Quando a água finalmente entra no substrato, a gravidade reduzida a mantém em películas mais espessas ao redor das partículas, e essas películas podem expulsar o ar dos poros. Raízes precisam de oxigênio; sem ele, sofrem hipóxia, um problema bem documentado em plântulas de Brassica rapa cultivadas em microgravidade e uma das principais preocupações para a germinação em ambientes de gravidade reduzida. A resposta adotada na estação espacial foi peneirar o substrato até grãos de um a dois milímetros, grandes o bastante para preservar poros cheios de ar. Para a Lua, os autores estimam que a faixa adequada seja um pouco menor, talvez entre 0,5 e um milímetro, porque a gravidade, mesmo fraca, ajuda a drenar. O regolito da superfície, porém, está longe dessa faixa.

Os testemunhos das missões Apollo e as amostras da Chang’e-5 mostram que o tamanho das partículas do regolito aumenta com a profundidade, e que grãos de escala milimétrica, adequados ao cultivo, só passam a dominar a vários metros abaixo da superfície. Obter frações de regolito do tamanho certo exigirá escavação e peneiramento em escala, um esforço considerável para uma base cujos primeiros habitantes terão muito mais o que fazer. Essa é uma das razões pelas quais a utilização de recursos locais, o conceito que a NASA chama de in-situ resource utilization, o aproveitamento de matéria-prima encontrada no próprio local, precisa ser planejada com dados de verdade e não com extrapolações da agronomia terrestre. O regolito será o recurso dominante de qualquer assentamento, e seu comportamento diante da água, sob a gravidade local, ainda é em boa medida um território em branco.

A água será o bem mais caro de toda a operação. Seja extraída do gelo preservado em crateras permanentemente sombreadas do polo sul, seja reciclada da transpiração das próprias plantas e da respiração da tripulação, cada litro terá custo altíssimo, e nenhuma gota poderá ficar presa onde não faz falta. Os autores alertam que o equilíbrio hídrico num substrato lunar pode levar mais tempo que na Terra, por causa da gravidade reduzida e da capilaridade limitada pelas superfícies hidrofóbicas. Regar uma horta na Lua será menos um ato de despejar líquido e mais um exercício de engenharia de superfícies: escolher partículas, tratar sua molhabilidade, dosar aditivos e desenhar geometrias que guiem o fluido por capilaridade até as raízes. Propostas de hidroponia pensada para funcionar em qualquer gravidade já apontam nessa direção.

Essas propostas se apoiam numa descoberta da física dos fluidos em microgravidade que soa contraintuitiva: na ausência de peso, um líquido avança sozinho ao longo de cantos e arestas. Mark Weislogel, da Universidade Estadual de Portland, descreveu em 2001 o fluxo capilar em cantos interiores, e uma série de experimentos a bordo da Estação Espacial Internacional confirmou que recipientes com ângulos internos bem desenhados conduzem a água para onde o engenheiro quiser, sem bombas. A ideia da hidroponia omnigravitacional é usar essa geometria para distribuir solução nutritiva às raízes tanto em órbita quanto na Lua e em Marte. O estudo da NS-29 acrescenta uma peça a esse quebra-cabeça ao mostrar que, sob um sexto de g, as películas nas paredes engrossam e os meniscos se arredondam: a capilaridade não desaparece quando a gravidade volta parcialmente, ela apenas divide o comando.

O estudo se insere numa tradição de mais de quarenta anos de sistemas de cultivo no espaço, que começou nas estufas Oasis e Svet das estações soviéticas Salyut e Mir, passou pelo trigo anão cultivado na Mir nos anos 1990 e chegou às câmaras Veggie e Advanced Plant Habitat da Estação Espacial Internacional, onde astronautas comeram alface cultivada em órbita pela primeira vez em agosto de 2015. Em janeiro de 2019, uma semente de algodão germinou dentro de um pequeno recipiente selado a bordo do módulo de pouso chinês Chang’e-4, no lado oculto da Lua, e morreu com a chegada da noite lunar: foi a primeira planta a brotar em outro mundo. Cada um desses passos isolou uma variável. O voo NS-29 isolou a que faltava.

Há outras maneiras de produzir gravidade lunar, e cada uma tem seu preço. Voos parabólicos em aviões adaptados oferecem vinte a trinta segundos de um sexto de g a cada arco, com vibração e transições bruscas; torres de queda proporcionam poucos segundos; centrífugas instaladas na estação espacial são pequenas e disputadas. A rotação de uma cápsula suborbital ocupa um nicho próprio: minutos contínuos, sem vibração de motores, com aceleração estável até a segunda casa decimal, num volume que acomoda experimentos inteiros e não apenas amostras. Para fenômenos lentos, como a acomodação de um menisco ou a percolação de água por um substrato, essa continuidade importa mais que a duração absoluta. É a diferença entre fotografar um líquido em repouso e fotografá-lo ainda balançando.

Os autores listam com franqueza os percalços que degradaram seus dados. O lançamento da NS-29 sofreu adiamentos, e a espera amplificou vazamentos nas cavidades, um dos quais é visível na câmara superior esquerda, que chegou ao voo com menos líquido. As condições de armazenamento entre as tentativas de lançamento eram desconhecidas, e o manuseio do hardware pela equipe de solo escapava ao controle dos cientistas. A rugosidade das paredes impressas nunca foi caracterizada; o efeito da parede lateral sobre a curvatura do menisco permaneceu uma incógnita. Nada disso é incomum em experimentos de voo, e é precisamente por isso que a publicação vale: ela documenta, para quem vier depois, onde estão as armadilhas de um experimento barato, rápido e pioneiro, antes que alguém gaste muito mais para cair nas mesmas.

O passo seguinte está desenhado no próprio artigo: estudar o movimento da água e a molhabilidade na presença de regolito lunar ou de seus simulantes, sob gravidade lunar, com e sem aditivos como glicerol e hidrogéis, e com frações de partículas de tamanhos controlados. Voos como o da NS-29 permitem fazer isso em minutos; módulos de pouso comerciais do programa CLPS e a própria superfície lunar permitirão fazê-lo em semanas. A NASA já selecionou para a missão Artemis III um experimento chamado LEAF, sigla de Lunar Effects on Agricultural Flora, efeitos lunares sobre a flora agrícola, que pretende observar fotossíntese, germinação e respostas ao estresse de plantas na superfície da Lua. Saber como a água se comportará no substrato dessas plantas, antes de elas chegarem lá, deixa de ser curiosidade acadêmica e se torna requisito de projeto.

A física também prevê um lado promissor na equação. A altura que um líquido sobe por um tubo capilar é inversamente proporcional à gravidade: na Lua, a mesma água, no mesmo tubo, subiria seis vezes mais alto que na Terra. Se o substrato for molhável, a capilaridade lunar pode levar água a raízes que, aqui, dependeriam de bombeamento ou de drenagem por peso. O experimento do New Shepard sugere que esse “se” é a palavra-chave. Com regolito hidrofóbico, a capilaridade joga contra; com superfícies tratadas, ou com um aditivo que melhore a molhabilidade, ela joga a favor, e com uma força seis vezes maior. A mesma propriedade pode ser o maior obstáculo ou o maior aliado da agricultura lunar, e o que decide entre as duas possibilidades é a química das superfícies, não a potência de uma bomba.

Há algo de instrutivo na escala do experimento. Uma caixa de dois litros, componentes de prateleira, corantes de confeitaria, supercola e verniz em spray produziram o primeiro conjunto de dados sobre meniscos sob gravidade lunar, e produziram também uma lição metodológica sobre o que não fazer da próxima vez. Esse é o modelo que o programa de voos suborbitais da NASA tenta multiplicar: testes pequenos, frequentes e baratos, que falhem cedo e ensinem rápido, antes que a mesma pergunta precise ser respondida com hardware de centenas de milhões de dólares a 384 mil quilômetros de distância. O artigo de Hasenstein, Kiss e McKay é um desses testes, e o fato de os dados terem saído mais sujos do que a teoria gostaria não diminui a importância do que eles mostram.

Resta a imagem das 86 fotografias. Em cada uma delas, dezoito pequenos vitrais amarelos, azuis e vermelhos repousam sob uma gravidade que nenhum ser humano experimentou desde dezembro de 1972, quando Eugene Cernan e Harrison Schmitt deixaram o vale de Taurus-Littrow. Seus meniscos arredondados, suas películas mais espessas, suas colunas um pouco mais altas são, por enquanto, tudo o que a ciência tem como retrato da água em repouso na Lua. Quando a primeira semente for regada num canteiro lunar, quem desenhar o sistema de irrigação terá consultado essas fotografias. Elas são as primeiras páginas de um manual que ainda não existe: o de como regar uma planta num mundo onde a água pesa seis vezes menos e se agarra a tudo o que toca.