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27 de setembro de 2021

SOFIA da NASA Descobre Água na Superfície Iluminada Pelo Sol da Lua

O Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, ou SOFIA, da NASA, confirmou, pela primeira vez, água na superfície da Lua numa região que é iluminada pelo Sol. Essa descoberta indica que a água pode estar distribuída pela superfície do nosso satélite e não apenas confinada ou limitada nas regiões da Lua muito fria e que ficam em sombra eterna.

O SOFIA detectou moléculas de água, H2O, na Cratera Clavius, uma cratera muito interessante e muito observada aqui da Terra, localizada no hemisfério sul da Lua. Observações anteriores da superfície da Lua tinham detectado alguma forma de hidrogênio, mas não era possível distinguir entre água e o seu parente próximo, a hidroxila, ou OH. Dados desse local indicam uma concentração de água de 100 a 412 partes por milhão, ou, o equivalente a 0.35 litros de água, aprisionado em um metro cúbico de rocha, na superfície da Lua.

“Nós tínhamos as indicações que o H2O, a água como conhecemos podia estar presente no lado iluminado da Lua e em partes que recebem a luz do Sol”, disse Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica no Science Mission Directorate da NASA, na sede da agência em Washington. “Agora, nós sabemos que ela está lá. Essa descoberta desafia o nosso entendimento sobre a superfície lunar e levanta questões interessantes sobre recursos relevantes para a exploração do espaço profundo”.

Só para se ter como comparação, o deserto do Saara, tem 100 vezes mais água do que o SOFIA detectou no solo lunar. Apesar da quantidade ser muito baixa, a descoberta traz questões importantes sobre como a água foi gerada e como ela continua armazenada na Lua, mesmo no ambiente do nosso satélite e num lugar onde não se tem atmosfera.

A água é um recurso precioso para a exploração do espaço profundo, e um ingrediente fundamental para a vida, como sabemos. Se a água detectada pelo SOFIA é de fácil acesso e poderá ser usada como um recurso na exploração da Lua, é algo ainda para ser determinado. No programa Artemis da NASA, uma das ideias da agência é aprender tudo que ela puder sobre a presença de água na Lua, para poder mandar de volta os astronautas para o nosso satélites em 2024, e estabelecer por lá uma base de exploração.

Os resultados do SOFIA são na verdade construídos em cima de anos e anos de pesquisas prévias examinando a presença de água na Lua. Quando os astronautas da Apollo retornaram da Lua pela primeira vez em 1969, pensava-se que ela era completamente seca. Missões orbitais e missões que colidiram com a Lua nos últimos 20 anos, como a Lunar Crater Observation and Sensing Satellite da NASA, confirmou a presença de gelo em crateras que ficam permanentemente nas sombras, localizadas nos polos da Lua. Enquanto isso, várias sondas, como a Cassini, a Deep Impact, a missão indiana Chandrayaan-1, e telescópios como o Infrared Telescope Facility da NASA buscaram pela superfície da Lua indícios da água em regiões iluminadas do nosso satélite. As missões não conseguiam distinguir se o que estavam vendo era H2O ou OH.

“Antes do SOFIA a gente sabia que existia algum tipo de hidratação na Lua”, disse Casey Honniball, principal autor do artigo onde os resultados foram publicados. “Mas não sabíamos quanto que tinha, e se eram mesmo moléculas de água, como conhecemos e bebemos todo dia, ou algo hidratado de outra forma”.

O SOFIA ofereceu então uma nova maneira de ver a Lua. Voando a altitudes acima dos 13 km, esse Boeing 747SP modificado, tem um telescópio com 269 cm de diâmetro, que observa acima de 99% de todo o vapor d’água da atmosfera da Terra, e assim se tem uma visão bem clara do universo em infravermelho. Usando o seu equipamento, chamado de Faint Object InfraRed Camera for SOFIA Telescope, ou FORCAST, o SOFIA foi capaz de registrar uma assinatura no comprimento de onda único das moléculas de água, em 6.1 mícrons, e descobriu essa concentração de água na cratera iluminada pelo Sol, Clavius.

“Sem uma atmosfera espessa, a água na superfície iluminada pelo Sol deveria simplesmente ser perdida para o espaço”, disse Honniball. “Mas foi possível ver essa assinatura. Algo está gerando essa água, e algo está mantendo essa água aprisionada ali”.

Algumas forças poderiam ser capazes de criar ou de levar essa água até a Lua. Micrometeoritos, que caem na superfície da Lua, carregando pequenas quantidade de água, poderiam depositar essa água ali por meio de impactos. Outra possibilidade, poderia ser um processo de duas etapas onde o vento solar carrega hidrogênio para a superfície da Lua e causa uma reação química com o oxigênio nas rochas criando assim a hidroxila. Numa etapa posterior, o bombardeamento da superfície com meteoritos poderia transformar a hidroxila em água.

Outro ponto é, como a água fica ali acumulada. A água poderia estar presa em pequenas estruturas vítreas no solo, que se formaram com o alto calor no momento do impacto dos bólidos com a superfície lunar. Outra possibilidade é que a água possa estar escondida entre os grãos do solo lunar, protegidas ali da luz do Sol, nesse segundo caso a água estaria mais acessível.

Para uma missão desenhada para olhar para objetos distantes e apagados como buracos negros, aglomerados de estrelas, e aglomerados de galáxias, o fato do SOFIA registrar o objeto mais próximo da Terra, é algo que foge muito do seu trabalho habitual. Os operadores do telescópio normalmente usam uma câmera guia para rastrear as estrelas, fazendo com que o telescópio fique ali, parado observando aquele objeto por um bom tempo. No caso da Lua, ela tá tão perto e é tão brilhante que ela enche o campo de visão da câmera. Sem estrelas, ficou a dúvida se o telescópio poderia rastrear a Lua. Para determinar isso, em agosto de 2018, os operadores decidiram testar essa observação. “Essa foi, de fato, a primeira vez que o SOFIA estava sendo usado para olhar para a Lua, e ninguém sabia com certeza se conseguiriam dados confiáveis, mas o esforço para tentar resolver essa questão sobre a água na Lua, valia a tentativa”, disse Naseem Rangwala, cientistas do projeto do SOFIA, no Ames Research Center da NASA no Vale do Silício na Califórnia. “É impressionante que essa descoberta veio do que foi essencialmente um teste, e agora que sabemos que é possível fazer isso, estamos planejando fazer mais voos e mais observações”. Já estão sendo planejados voos futuros com o SOFIA para procurar mais água em outros locais iluminados pelo Sol e durante diferentes fases lunares para aprender mais sobre como a água é produzida, guardada, e como ela se move pela superfície da Lua. Os dados serão adicionados para o trabalho das futuras missões da Lua, como o Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, VIPER, para assim criar os primeiros mapas de recursos hídricos da Lua para a futura missão huma de exploração do nosso satélite.

Na mesma edição da revista Nature Astronomy, os cientistas publicaram um artigo usando modelos teóricos e dados da LRO, a Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA apontam para como a água poderia ficar armazenada em pequenas sombras na Lua, onde as temperaturas ficam abaixo do congelamento.

“A água é recurso valioso, tanto para propostas científicas como para ser usado pelos exploradores”, disse Jacob Bleacher, cientista chefe de exploração para o Human Exploration and Operations Mission Directorate da NASA. “Se for possível usar os recursos na Lua, então n’so podemos carregar menos água aqui da Terra como equipamento para então permitir novas descobertas científicas”.

O SOFIA é um projeto de parceria entre a NASA e a DLR, a agência espacial alemã. O Ames gerencia o programa científico, e a missão do SOFIA em conjunto com a Universities Space Research Association, que fica em Columbia, Maryland, e o German SOFIA Institute na University of Stuttgart. O avião, é mantido e operado pelo Armstrong Flight Research Center Buliding 703 da NASA, em Palmdale, na Califórnia.

Detalhes da descoberta aqui:

https://go.nasa.gov/2TnDWSd

Mais sobre o SOFIA, aqui:

https://www.nasa.gov/sofia

Fonte:

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-sofia-discovers-water-on-sunlit-surface-of-moon

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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