Os astronautas da Nasa que se tornaram as primeiras pessoas a pousar na superfície da Lua nas décadas de 1960 e 1970 também descobriram uma característica lunar anteriormente desconhecida —ela tem uma atmosfera, embora bastante tênue. Amostras de solo que eles trouxeram agora estão revelando o principal processo físico que impulsiona essa atmosfera.

Ao analisar quais formas de dois elementos —potássio e rubídio— estavam presentes em nove pequenas amostras de solo de cinco missões Apollo, os pesquisadores determinaram que a atmosfera lunar foi criada e é sustentada principalmente pelos efeitos de meteoritos, grandes e pequenos, atingindo a superfície da Lua.

"Os impactos de meteoritos geram altas temperaturas que variam de 2.000 a 6.000 graus Celsius. Essas temperaturas extremas derretem e vaporizam rochas na superfície lunar, semelhante a como o calor vaporiza a água, liberando átomos na atmosfera", disse a cientista planetária e cosmoquímica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Nicole Nie, autora principal do estudo publicado nesta sexta (2) na revista Science Advances.

A atmosfera lunar é extremamente fina e tecnicamente classificada como uma exosfera, o que significa que os átomos não colidem entre si porque seus números são escassos, em contraste com a atmosfera espessa e estável da Terra.

"As missões Apollo levaram instrumentos para a superfície lunar que detectaram átomos no ar", disse Nie.

Em 2013, a Nasa enviou a espaçonave robótica Ladee (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) para orbitar a Lua e estudar sua atmosfera e ambiente de superfície. Ela identificou dois processos, conhecidos como intemperismo espacial, em ação —os impactos de meteoritos e um fenômeno chamado pulverização pelo vento solar.

"Os ventos solares carregam partículas carregadas de alta energia, principalmente prótons, através do espaço. Quando essas partículas atingem a Lua, elas transferem sua energia para os átomos da superfície lunar, fazendo com que sejam ejetados da superfície", disse Nie.

O vento solar se refere ao fluxo constante de partículas carregadas do Sol que permeia o Sistema Solar.

A Ladee não determinou as contribuições relativas desses dois processos para a atmosfera lunar. O novo estudo mostrou que os impactos representam mais de 70% de sua composição, enquanto a pulverização pelo vento solar contribui com menos de 30%.

A Lua tem sido constantemente bombardeada por meteoritos —no início de sua história por grandes que criaram as crateras visíveis na superfície lunar e mais recentemente por menores, incluindo micrometeoritos do tamanho de poeira. Alguns dos átomos lançados por esses impactos voam para o espaço. O restante permanece suspenso acima da superfície em uma atmosfera regularmente reabastecida à medida que mais meteoritos aterrissam.

A atmosfera lunar contém principalmente argônio, hélio e neônio, junto com potássio e rubídio e possivelmente outros elementos em níveis menores. Ela se estende da superfície da Lua até uma altura de cerca de 100 km. A atmosfera da Terra se estende aproximadamente até 10 mil km.

Em vez de investigar os átomos reais na atmosfera lunar, os pesquisadores usaram o solo lunar, chamado regolito, como um substituto. Eles usaram um instrumento chamado espectrômetro de massa para examinar a proporção de diferentes isótopos de potássio e rubídio no solo. Isótopos são átomos do mesmo elemento com massas ligeiramente diferentes devido a diferentes números de nêutrons.

"Isso é possível porque o solo da superfície lunar está interagindo com a exosfera desde a formação da Lua, e os diferentes processos deixam impressões distintas na composição isotópica do solo lunar", disse o cientista planetário e coautor do estudo Timo Hopp, do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar na Alemanha.

Existem três isótopos de potássio e dois isótopos de rubídio.

Após décadas estudando a Lua, os cientistas ainda estão aprendendo sobre alguns de seus processos básicos.

"Muitas questões importantes sobre a atmosfera lunar permanecem sem resposta. Agora somos capazes de abordar algumas dessas questões devido aos avanços na tecnologia", disse Nie. "Quando as amostras Apollo foram trazidas da Lua na década de 1970, as composições isotópicas de potássio e rubídio nos solos lunares foram medidas usando espectrômetros de massa. No entanto, naquela época, nenhuma diferença isotópica foi observada. Os espectrômetros de massa de hoje oferecem muito mais precisão."