Embora os seres humanos contemplem a Lua desde que os primeiros de nós olharam para o céu, ainda há muito que não sabemos sobre o nosso satélite natural.

Uma dessas questões por resolver é a sua história de origem. Pensamos que a Lua se formou depois de uma colisão colossal entre a Terra e outro objeto enorme ter criado duas bolas de magma derretido. Mas não sabemos exatamente quando nem como.

Agora, cientistas fizeram novas medições de rochas lunares das missões Apollo para estabelecer uma data para o momento em que a Lua se solidificou: há 4,43 mil milhões de anos.

O estudo, realizado por uma colaboração que incluiu cientistas da Universidade de Chicago, aplicou técnicas de ponta para efetuar leituras ultraprecisas de minerais raros nas rochas. Os resultados acrescentam evidências para a nossa compreensão da história da formação da Lua e da Terra.

Isto coloca uma idade exata para a formação da Lua - e também, potencialmente, para a altura em que a Terra se tornou habitável.

"Levámos anos a desenvolver estas técnicas, mas obtivemos uma resposta muito precisa para uma questão que há muito tempo que é controversa", disse Nicolas Dauphas, o primeiro autor do artigo científico, professor no Departamento de Ciências Geofísicas e no Instituto Enrico Fermi, ambos da Universidade de Chicago.

Luas, meteoritos e magma

Eis o que sabemos até agora.

O Sistema Solar formou-se há cerca de 4,57 mil milhões de anos. Pouco tempo depois, à medida que arrefecia, os detritos começaram a colidir e a aglomerar-se ao longo do tempo, formando os planetas. Os cientistas pensam que um objeto muito grande colidiu com a Terra em formação e que a nossa Lua se formou a partir dos detritos produzidos por este impacto.

Esta colisão foi extremamente violenta, disse Dauphas, o suficiente para derreter rocha; "por isso, no início, temos de imaginar uma grande bola de magma a flutuar no espaço à volta da Terra".

A Lua rapidamente começou a arrefecer. A maior parte do oceano lunar de magma solidificou quase de imediato, segundo os padrões geológicos - cerca de um milénio.

Mas quando cerca de 80% do magma se solidificou, formou-se uma crosta de minerais que isolou a jovem Lua. "É como vestir um casaco em Chicago quando está frio - não se perde calor tão depressa", disse Dauphas. Isto abrandou o processo de arrefecimento e, durante algum tempo, a Lua teve um manto parcialmente fundido. O que ainda não conseguimos determinar é quanto tempo se manteve assim, antes de arrefecer completamente e se tornar rocha sólida.

Estudos de amostras das missões Apollo revelaram que, à medida que a Lua arrefecia lentamente, uma mistura de certos elementos teria flutuado para cima no manto parcialmente derretido - um pouco como o sal deixado para trás quando a água do mar se evapora - e formado uma camada distinta. Os cientistas pensaram que se conseguissem encontrar uma idade exata para esta camada de magma, que continha muito potássio, elementos raros e fósforo (acrónimo KREEP), saberiam quando a Lua ficou 99% cristalizada.

Dauphas e os seus colaboradores perguntaram-se se a resposta poderia estar encerrada em rochas lunares recuperadas pelos astronautas das Apollo.

O astronauta Charles M. Duke Jr. recolhe amostras de rochas lunares durante a missão Apollo 16. Estas amostras dão-nos informações inestimáveis sobre a Lua. Crédito: John W. Young/NASA

Relógio radioativo lunar

A chave para a sua abordagem foi a observação de diferentes proporções de elementos. Um dos elementos do KREEP é o lutécio, que é muito ligeiramente radioativo; ao longo de eras, transforma-se gradualmente no elemento háfnio a um ritmo previsível. Assim, os cientistas podem trabalhar para trás para ver há quanto tempo uma determinada rocha existe (isto é semelhante à forma como usamos a datação por carbono para saber a idade dos artefactos arqueológicos).

No início do Sistema Solar, todas as rochas tinham a mesma quantidade de lutécio. Mas o processo de solidificação que formou o KREEP não favoreceu o lutécio, pelo que essa camada tem níveis mais baixos de lutécio do que outras rochas da mesma época.

Se os cientistas conseguissem medir com grande precisão as proporções de lutécio e de háfnio nas rochas lunares, em comparação com outras coisas da mesma época, mas provenientes de outros locais do Sistema Solar, como os meteoritos, poderiam fazer um cálculo para saber quando se formou a camada KREEP - e, portanto, quando é que a Lua estava praticamente sólida.

O problema é que apenas dispomos de pequenas e preciosas amostras de rochas lunares. Por isso, a equipa teve de desenvolver técnicas extremamente rigorosas para separar os diferentes elementos.

Ao testar pequenas amostras de rochas lunares recolhidas de várias missões Apollo, chegaram a uma idade para o arrefecimento da Lua: há 4,43 mil milhões de anos.

Com base noutros estudos, os cientistas pensam que a Lua teria levado cerca de 20 milhões de anos a arrefecer até esse nível. Isso coloca a formação da própria Lua há cerca de 4,45 milhões de anos.

Isto não só nos diz mais acerca da história da Lua, mas também da formação da Terra, uma vez que o impacto que deu origem ao nosso satélite natural foi provavelmente também o último grande impacto na Terra - marcando a data em que a Terra pode ter ficado estável, tornando-se hospitaleira para a vida.

"Esta descoberta alinha-se bem com outras evidências - é um ótimo lugar para estarmos enquanto nos preparamos para mais conhecimento sobre a Lua a partir das missões Chang-e e Artemis", disse Dauphas. "Temos uma série de outras questões que estão à espera de resposta".

// Universidade de Chicago (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Proceedings of the National Academy of Sciences)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Lua:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia

KREEP:
Wikipedia

Programa Apollo:
NASA
Wikipedia