Rochas lunares ajudam a formar nova imagem da Terra e da Lua primitivas

A maioria das pessoas só encontra rubídio como a cor púrpura dos fogos-de-artifício, mas o metal obscuro ajudou dois cientistas da Universidade de Chicago a propor uma teoria de como a Lua se pode ter formado.

Realizado no laboratório do professor Nicolas Dauphas, cuja investigação pioneira analisa a composição isotópica das rochas da Terra e da Lua, o novo estudo mediu o rubídio nos dois corpos planetários e criou um novo modelo para explicar as diferenças. A descoberta revela novas ideias sobre um enigma acerca da formação da Lua que tem dominado ao longo da última década o campo da ciência lunar, conhecido como “crise isotópica lunar.”

Esta crise começou quando novos métodos de teste revelaram que as rochas da Terra e da Lua têm níveis surpreendentemente semelhantes de alguns isótopos, mas níveis muito diferentes de outros. Isto confunde os dois principais cenários de como a Lua se formou: um diz que um objeto gigante colidiu com a Terra e levou com ele um grande pedaço da Terra para formar a Lua (neste caso a Lua deve ter uma composição decisivamente diferente, principalmente o outro objeto); e o outro cenário é que esse objeto obliterou a Terra e os dois corpos celestes acabaram-se formando a partir dos destroços resultantes (neste caso, as duas composições devem ser virtualmente idênticas).

“Há claramente algo aqui em falta,” disse Nicole Nie, doutoranda e autora principal do estudo publicado recentemente na revista The Astrophysical Journal Letters. Ex-aluna do laboratório de Dauphas, Nie está agora no Instituto Carnegie para Ciência.

Para testar diferentes teorias, o laboratório de Dauphas tem uma coleção de rochas lunares emprestadas pela NASA (representando cada uma das missões Apollo que recuperaram amostras). Nie criou uma maneira rigorosa de medir os isótopos de rubídio – um elemento que nunca havia sido medido com precisão nas rochas da Lua porque é tão difícil isolar do potássio, que é quimicamente extremamente semelhante.

O rubídio faz parte de uma família de elementos que sempre aparece com diferentes proporções de isótopos na Lua em comparação com a Terra. Quando Nie examinou as rochas lunares, descobriu que continham menos isótopos leves de rubídio e mais isótopos pesados do que as rochas da Terra.

“Não havia realmente nenhuma estrutura para explicar esta diferença,” disse Dauphas, professor no Departamento de Ciências Geofísicas. “De modo que decidimos fazer uma.”

Começaram com a ideia de que tanto a Terra quanto o objeto gigante foram vaporizados após o impacto. Neste cenário, uma massa que se tornará a Terra coalesce lentamente e um anel exterior de detritos forma-se em seu redor. Ainda está tão quente, com mais de 3300º C, que este anel é provavelmente uma camada exterior de vapor em redor de um núcleo de magma líquido.

Com o tempo, Nie e Dauphas supõem, os isótopos mais leves de elementos como o rubídio evaporam-se mais rapidamente. Estes condensam-se na Terra, enquanto o resto dos isótopos mais pesados deixados para trás no anel eventualmente formam a Lua.

Isto disse-lhes mais sobre o aspeto da Terra e da Lua primitivas. Como sabem exatamente quanto mais dos isótopos leves evaporaram, trabalharam para trás para descobrir o aspeto da camada de vapor – quanto mais saturada, mais lenta a evaporação (pense em tentar secar a sua roupa num dia muito húmido nos trópicos, vs. num dia muito seco no deserto).

Isto é útil porque as características exatas desta fase inicial são difíceis de determinar. Os resultados também encaixam bem com medições anteriores de outros isótopos em rochas lunares, como o potássio, cobre e zinco. “O nosso novo cenário pode explicar quantitativamente o esgotamento lunar não apenas do rubídio, mas também da maioria dos elementos voláteis,” salientou Nie.

O estudo é um passo há muito necessário para ligar as linhas entre medições isotópicas e modelos físicos dos corpos protoplanetários, acrescentou Dauphas. “Este elo estava em falta e esperamos que ajude a restringir, no futuro, os cenários para a formação da Lua e da Terra,” concluiu.