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SOFIA DA NASA DESCOBRE ÁGUA NA SUPERFÍCIE ILUMINADA DA LUA
27 de outubro de 2020

 


Esta ilustração realça a Cratera Clavius da Lua com uma inserção que mostra água presa no solo lunar, juntamente com uma imagem do SOFIA da NASA, que descobriu água lunar na superfície iluminada.
Crédito: NASA/Daniel Rutter

 

O SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA confirmou, pela primeira vez, a presença de água na superfície iluminada da Lua. Esta descoberta indica que a água pode estar distribuída pela superfície lunar, e não limitada a lugares frios e à sombra.

O SOFIA detetou moléculas de água (H2O) na Cratera Clavius, uma das maiores crateras visíveis a partir da Terra, localizada no hemisfério sul da Lua. As observações anteriores da superfície da Lua haviam detetado alguma forma de hidrogénio, mas não eram capazes de distinguir entre água e o seu parente químico próximo, hidroxilo (OH). Os dados deste local revelam água em concentrações de 100 a 412 partes por milhão - o equivalente a pouco mais de uma garrafa com 0,33 litros - presa num metro cúbico de solo espalhado à superfície lunar. Os resultados foram publicados na edição mais recente da revista Nature Astronomy.

"Tínhamos indícios de que H2O - a água que conhecemos - podia estar presente no lado ensolarado da Lua," disse Paul Hertz, diretor da Divisão de Astrofísica do Diretorado de Missões Científicas na sede da NASA em Washington. "Agora sabemos que está lá. Esta descoberta desafia a nossa compreensão da superfície lunar e levanta questões intrigantes sobre os recursos relevantes para a exploração do espaço profundo."

Como comparação, o deserto do Sáara tem 100 vezes a quantidade de água que o SOFIA detetou no solo lunar. Apesar das pequenas quantidades, a descoberta levanta novas questões sobre como a água é formada e como persiste na superfície lunar, inóspita e sem ar.

A água é um recurso precioso no espaço profundo e um ingrediente chave da vida como a conhecemos. Ainda está por determinar se a água que o SOFIA encontrou é facilmente acessível para uso como recurso. Sob o programa Artemis da NASA, a agência está ansiosa por aprender tudo o que puder sobre a presença de água na Lua antes de enviar a primeira mulher ou o próximo homem à superfície lunar em 2024 e de estabelecer aí uma presença humana sustentável até ao final da década.

Os resultados do SOFIA são baseados em anos de investigações anteriores que examinaram a presença de água na Lua. Quando os astronautas da Apollo regressaram da Lua em 1969, pensava-se que estava completamente seca. As missões orbitais e de impacto dos últimos 20 anos, como a missão LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) da NASA, confirmou gelo em crateras permanentemente à sombra em torno dos polos lunares. Entretanto, várias outras naves - incluindo a missão Cassini e a missão cometária Deep Impact, bem como a missão Chandrayaan-1 da agência espacial indiana - e o terrestre IRTF (Infrared Telescope Facility) da NASA, examinaram amplamente a superfície lunar e encontraram evidências de hidratação em regiões mais ensolaradas. No entanto, essas missões foram incapazes de distinguir definitivamente a forma presente - ou H2O ou OH.

"Antes das observações do SOFIA, sabíamos que havia algum tipo de hidratação," disse Casey Honniball, autora principal que publicou os resultados da sua tese na Universidade do Hawaii em Manoa, Honolulu. "Mas não sabíamos quanta dessa hidratação, se é que havia, eram de moléculas de água - como a que bebemos todos os dias - ou algo diferente."

O SOFIA fornece um novo meio de olhar para a Lua. Voando a altitudes de até 45.000 pés, este jato Boeing 747SP modificado com um telescópio de 106 polegadas de diâmetro, sobe acima de 99% do vapor de água na atmosfera da Terra para obter uma visão mais clara do Universo infravermelho. Usando o instrumento FORCAST (Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope), o SOFIA foi capaz de avistar o comprimento de onda específico exclusivo das moléculas de água, a 6,1 micrómetros, e descobriu uma concentração relativamente surpreendente na ensolarada Cratera Clavius.

"Sem uma atmosfera espessa, a água à superfície lunar iluminada deveria ser perdida para o espaço," disse Honniball, que agora é pós-doutorada do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. "No entanto, de alguma forma, estamos a vê-la. Algo está a gerar água, e algo deve estar a prendê-la lá."

No fornecimento desta água podem estar em jogo várias forças. Os micrometeoritos que chovem na superfície lunar, transportando pequenas quantidades de água, podem depositá-la à superfície lunar com o impacto. Outra possibilidade é que poderia haver um processo de duas etapas em que o vento solar do Sol fornece hidrogénio à superfície lunar e provoca uma reação química com minerais contendo oxigénio no solo para criar hidroxilo. Entretanto, a radiação do bombardeamento de micrometeoritos pode estar a transformar esse hidroxilo em água.

O modo como a água é então armazenada - tornando possível a sua acumulação - também levanta algumas questões intrigantes. A água pode ficar presa em pequenas estruturas semelhantes a contas no solo que se formam a partir do alto calor criado pelos impactos de micrometeoritos. Outra possibilidade é que a água pode estar escondida entre os grãos do solo lunar e protegida da luz solar - tornando-a potencialmente um pouco mais acessível do que a água presa em estruturas semelhantes a contas.

Para uma missão construída para observar objetos ténues e distantes como buracos negros, enxames estelares e galáxias, o foco do SOFIA no vizinho mais próximo e mais brilhante da Terra foi algo fora do comum. Os operadores do telescópio normalmente usam uma câmara guia para rastrear estrelas, mantendo o telescópio apontado firmemente no seu alvo de observação. Mas a Lua está tão próxima e é tão brilhante que preenche todo o campo de visão da câmara guia. Sem estrelas visíveis, não se sabia se o telescópio podia rastrear a Lua de forma confiável. Para determinar isto, em agosto de 2018 os operadores decidiram fazer uma observação teste.

"Foi, de facto, a primeira vez que o SOFIA olhou para a Lua, e não tínhamos a certeza se conseguíamos obter dados confiáveis, mas as questões sobre a água da Lua compeliram-nos a tentar," disse Naseem Rangwala, cientista do projeto SOFIA no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Silicon Valley, Califórnia. "É incrível que esta descoberta tenha saído do que foi essencialmente um teste, e agora que sabemos que podemos fazê-lo, estamos a planear mais voos para obter mais observações."

Os voos subsequentes do SOFIA vão procurar água noutros locais iluminados e durante as diferentes fases lunares para aprender mais sobre como a água é produzida, armazenada e movida pela Lua. Os dados contribuirão para o trabalho de futuras missões lunares, como a VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) da NASA, para criar os primeiros mapas de recursos hídricos da Lua para a futura exploração espacial humana.

Na mesma edição da Nature Astronomy, os cientistas publicaram um artigo que usa modelos teóricos e dados da LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) da NASA, salientando que a água pode ficar presa em pequenas sombras, onde as temperaturas ficam abaixo de zero, em mais partes da Lua do que o atualmente esperado.

"A água é um recurso valioso, tanto para fins científicos quanto para utilização pelos nossos exploradores," disse Jacob Bleacher, cientista-chefe de exploração do Diretorado de Exploração Humana e Operações da NASA. "Se pudermos usar os recursos da Lua, podemos transportar menos água e mais equipamentos para ajudar a possibilitar novas descobertas científicas."

 

 


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// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (Nature Astronomy)
// Artigo científico #2 (Nature Astronomy)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)

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