Diário Lunar: uma crónica da viagem da Terra através do espaço e tempo, tal como vista da Lua Understand article

Traduzido por Jaime A.d.S. Cardoso. Chave para a História da Terra, da Via Láctea e do Universo encontra-se escondida na superfície da Lua.

Esta imagem foi tirada pela
Galileo ao voar perto do
sistema Terra-Lua em 1992

Imagem cortesia da NASA

A Lua tem sido a companheira constante da Terra durante aproximadamente  4,5 Ga . Juntas têm viajado à volta do Sol e da galáxia Via Láctea. Formaram-se juntas, evoluíram juntas e experimentaram uma História partilhada. O que faz com que a Lua seja cientificamente tão interessante é que, comparada com a Terra, é um lugar muito simples. Falta-lhe a atmosfera protectora da Terra, não tem vento ou chuva e a superfície dela não é moldada por actividade tectónica. Por isso, a superfície ancestral da Lua transporta as marcas e a história química da viagem dela ao lado da Terra e preserva a evidência da história geológica mais primordial.

A Lua pode contar-nos a História da formação dos planetas interiores do Sistema Solar e é um diário da viagem da Terra e da Lua. Pode contar-nos sobre o paradeiro que o nosso planeta tem sido e sobre os companheiros de viagem que temos encontrado ao longo do caminho.

Nesta série em duas partes, vou começar primeiramente porque desejam os cientistas voltar à Lua, que questões científicas permanecem e porque é importante achar as respostas. O segundo artigo (na próxima edição) incidirá nos desafios de voltar à Lua e obter essas respostas.

A humanidade pousou na Lua seis vezes entre 1969 e 1972. Em 1972, os vossos alunos não haviam nascido, não existiam telemóveis, os computadores eram do tamanho de uma sala e os conhecimentos científicos e capacidades técnicas eram rudimentares comparados aos de hoje. Ciência e tecnologia evoluíram muito desde que o Homem esteve na Lua e a exploração lunar é agora abordada de maneira diferente.

Mapa mostrando os locais de alunagem das missões Apollo, Luna e Surveyor
Imagem cortesia da NASA

Doze homens andaram na Lua durante as seis missões Apollow1. Com eles, trouxeram de volta 382 kg de material lunarw2. A União Soviética também tinha um programa de exploração lunar muito activo e apesar de não terem enviado seres humanos, enviaram robôs para a superfície lunarw3. De uma série de missões robóticas à superfície, três missões Soviéticas Luna recolheram um total de 300 g de material lunarw2,w4.

As amostras das missões Apollo estão armazenadas numa instalação especial em Houston, Texas, E.U.A.N, enquanto as amostras Luna estão armazenadas no Instituto Verndasky na Rússia. Estas amostras ainda estão a ser até hoje estudadas por cientistas e continuam a gerar novos e inesperados resultados científicos.

Bacias de impacto na Lua.
Os eventos de impacto mais enérgicos na superfície lunar produziram imensas bacias de impacto com mais de  300 km  de diâmetro. A topografia em código de cores varia de  8 km  abaixo da média global (de preto a roxo escuro) até  8 km  acima da média global (a branco). A maior e mais profunda bacia é a Bacia Aitken do Pólo Sul. A bacia mais recente e bem preservada é a Bacia Orientale. Este inventário de bacias é baseado em análises da era Apollo. Estão em curso novos esforços para detectar outras bacias

Imagem cortesia da LPI (Paul Spudis and David Kring)

Embora tenhamos estado na Lua, mal raspamos a superfície quanto a explorá-la ou entender o que ela tem para dizer-nos sobre nós mesmos. Como alienígenas aterrando sobre uma duna no deserto do Sara nunca conseguiriam dizer que haviam explorado ou compreendido África, tal é actualmente a extensão da nossa exploração da Lua.

História da Terra e do Sistema Solar

A formação da Lua é ainda uma questão de debate científico. A principal teoria científica é que um grande corpo chamado Theia chocou contra a Terra, destruindo Theia e provocando destruição massiva da Terraw5. Foi ejectada uma grande nuvem de detritos e, com o tempo, ligaram-se para formar a Lua. No entanto, há inconsistências neste modelo e simulações em computador não produzem a Terra e a Lua como hoje as conhecemos.

Análise química detalhada de amostras lunares provenientes de novos locais dariam aos cientistas mais informação acerca da composição da Lua e alargariam a nossa crescente compreensão de como foi formada a Lua (ver Herwartz et al., 2014, para a evidência de Theia em amostras do solo lunar).

O astronauta  da Agência
Espacial Europeia Frank De
Winne, comandante da
Expedição 21, exercita a
Combined Operational Load
Bearing External Resistance
Treadmill (COLBERT
) no nó
Harmony da Estação Espacial
Internacional

Imagem cortesia da NASA

Para estabelecer a idade das amostras da Lua, os cientistas confiam na análise da relação de diversos isótopos progenitor-afiliadow6. Por extrapolação, tal método também pode ser utilizado para identificar a idade dos terrenos e crateras específicos de onde foram tiradas as amostrasw7. Quando os cientistas combinam essa informação com o número de crateras num determinado terreno, conseguem estimar quantos impactos de meteoritos terão ocorrido ao longo do tempo. A partir desta informação, podem ser inferidas as idades de superfícies das crateras noutros lugares da Lua e em todo o Sistema Solar interior. Como os cientistas vão aprendendo mais sobre a história dos impactos na Lua, pode-se fazer deduções mais precisas sobre a história dos impactos na Terra que foram apagados ao longo do tempo pelo nosso ambiente (p.ex. vento, chuva e placas tectónicas).

A Missão Lunar do Satélite Sensor e de Observação de Crateras (sigla inglesa LCROSS) da NASA confirmou que há gelo de água, bem como gases congelados (como metano, amoníaco, hidrogénio gasoso, dióxido de carbono e monóxido de carbono) em regiões dos pólos lunares permanentemente à sombraw8. O gelo lunar é uma mistura de todo o gelo fornecido à superfície durante os impactos e poderia ser útil a análise deste gelo para compreender as origens da água na Terra. Ademais, julga-se que o gelo lunar é um reservatório e um bom lugar para procurar gases solidificados e reacções que podem ter constituído química pré-biótica. Algumas teorias sugerem que os precursores primordiais da vida na Terra podem ter sido fornecidos por ou formados durante impactos de gelow9, por isso a análise do gelo lunar poderia ajudar também os investigadores a entenderem as primeiríssimas origens da vida na Terra.

Viajar para além da Lua e para o Espaço

A Lua também pode ser utilizada como local de ensaios para missões a Marte e outros corpos planetários. Muito se aprendeu em ambientes remotos da Terra e na Estação Espacial Internacional (sigla inglesa ISS), mas a Lua representa um maior nível de dificuldade do que o que foi alcançado anteriormente. Marte será um desafio ainda maior do que a Lua; qualquer desafio deve primeiramente ser superado na Lua, que está mais perto da Terra, antes que possamos esperar ter sucesso noutros corpos planetários distantes. A Lua pode ser a base de testes para:

  • construção de uma base noutro planeta. Podemos usar a experiência de bases remotas tais como estações de pesquisa no Árctico e na Antárctida, mas há muito a aprender sobre a construção de um habitat fora do nosso planeta. Para explorar isto mais ainda com os seus alunos, por favor consulte uma lição acerca de habitats no Espaçow10.
  • desenvolver e implementar procedimentos para usar os recursos naturais à superfície da Lua a fim de reduzir o que teria que ser levado da Terra (conhecido como utilização de recursos in situ (sigla inglesa ISRU). Os recursos locais poderiam fornecer o material necessário para a construção de habitats, blindando os astronautas da radiação, fornecendo matéria-prima para os sistemas de suporte de vida e até mesmo para combustível para a exploração planetária. O uso deles está a ser activamente testado por agências espaciaisw11 e este trabalho dará conhecimentos para as missões lunares e planetárias.
O comando do submarino de
classe Ohio de mísseis
teleguiados, USS Florida
(SSGN-728), em Março de
2010

Imagem no domínio
público/Wikimedia commons
  • lidar com perigos para a saúde e do equipamento tais como radiação e poeira lunar. A experiência de indústrias tais como centrais nucleares e mineração ajudar-nos-á, mas necessitariam ser adaptadas antes de serem implementadas à superfície lunar. Crê-se que a água é uma blindagem boa contra radiação, mas como obter água na Lua? É pesada demais para levar para lá em grandes quantidades, por isso teria de ser recolhida ou obtida na Lua.
  • missões operacionais com comida e água limitadas – as missões submarinas, polares e da ISS podem ajudar a informar-nos e devem ser feitos esforços para cultivar alimentos na Lua.
  • munir um habitat com o equipamento certo – as missões submarinas, polares e da ISS podem ajudar-nos a criar listas de equipamentos e pode ser necessária uma oficina de trabalho acerca da Lua para construir e reparar pequenas peças de equipamento. Além disso, devem ser inseridos três níveis de redundância para equipamentos de suporte de vida a fim de garantir a segurança dos astronautas.
  • lidar com emergências médicas longe de pessoal médico  – as missões submarinas, polares e da ISS ensinaram-nos muito, mas subsistem questões sobre o tratamento de infecções, lidar com pequenas cirurgias ou até um dente dorido. Uma solução parcial poderia ser ter um médico a fazer parte da tripulação.
  • A Cratera do Meteoro
    Barringer no Arizona, E.U.A.N

    Imagem no domínio público,
    cortesia da U.S. Geological
    Survey

    estudar a psicologia de viver num ambiente extremo, longe da família, amigos e confortos modernos. Muito se tem aprendido de missões em isolamento, mas há discussões sobre como testar realisticamente tal stress psicológico. Os participantes em simulações sabem que é apenas uma simulação e que acabará. Como se irão sentir pessoas a verem a Terra encolher até uma minúscula pinta à medida que passam meses a viajar para Marte numa cápsula estreita? Pode não haver uma maneira de simular com precisão tal experiência.

A Lua também poderia tornar-se um posto de paragem para a exploração planetária. Poder-se-ia usar recursos lunares para gerar combustível e materiais de consumo tais como o oxigénio. A base na Lua poderia tornar-se um ponto de recolha para recursos da Terra e recursos feitos na Lua, a partir dos quais se poderia preparar missões a outros planetas. A reduzida gravidade lunar faz com que o lançamento de missões de exploração planetária a partir da superfície lunar exija muito menos energia comparativamente a lançamentos da Terra. Pode-se utilizar missões polares e no deserto  como locais de teste, mas o melhor lugar para testá-lo é na Lua.

Há muitas razões científicas e de exploração para se regressar à Lua. Na próxima década, muitas e variadas agências espaciais, países e o sector privado têm planeadas missões robóticas. O próximo desafio é determinar como vamos lá chegar e como traremos amostras e conhecimentos. Fique atento à próxima edição da Science in School para certas ideias.

Agradecimentos

Obrigado a James Carpenter na Agência Espacial Europeia por valioso retorno acerca do artigo.

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References

  • Herwartz D, Pack A, Friedrichs B, Bischoff A (2014) A study reporting isotopic traces of Theia: Identification of the giant impactor Theia in lunar rocks. Science344(6188): 1146-1150

Web References

  • w1 – Verificar o sítio na WWW da NASA para uma súmula breve do programa Apollo e das missões dela a Marte.
  • w2 – Achar o que aconteceu às amostras lunares trazidas pelas missões Apollo.
  • w3 – Comparar os fins das várias missões enviadas para, ou ao redor de, a Lua.
  • w4 – O Instituto Lunar e Planetário (sigla inglesa LPI) da Associação de Universidades para Pesquisa Espacial fornece um resumo das missões Luna lançadas pela União Soviética.
  • w5 – Num artigo intitulado ‘Como a Lua se formou?’, um videofilme curto explica uma possível teoria.
  • w6 – Saber mais acerca de isótopos progenitor-afiliado.
  • w7 – Verificar o sítio na WWW do LPI para mais informação acerca de crateras de impacto na Lua e o que podemos aprender com elas.
  • w8 – Ler mais acerca da LCROSS a partir do sítio na WWW da NASA.
  • w9 – Ler um artigo que explica como se ligou a origem da vida na Terra a impactos de cometas com gelo.
  • w10 – Want to build a space habitat in your classroom? Check out this article from a previous issue:
  • w11 – Ler mais acerca dos esforços da NASA para desenvolver processos de Utilização de Recursos In-situ.

Resources

  • Para mais informação acerca de como os astrónomos estimam a idade de Marte por contagem das crateras, ver este artigo de uma edição prévia:
  • Em ‘Geo La Lua’, investigadores da NASA explicam a origem do gelo na Lua e porque isso é tão interessante.

Author(s)

Erin Tranfield trabalhou no Centro de Pesquisa Ames da NASA, em Mountain View, CA, E.U.A.N, onde estudou a toxicidade de poeira lunar. Erin tem agora base em Portugal, no Instituto Gulbenkian de Ciência e trabalha com a Agência Espacial Europeia no empenho para retomar a exploração lunar.


Review

Este artigo (parte 1 de 2) dá uma visão geral de como a Lua se formou, das nossas visitas a superfície da Lua e dos benefícios científicos delas. Ao viajar para o Espaço, p.ex. para Marte e além daí, a Lua parece constituir uma importante área de ensaio para a preparação das viagens – alguns desses desafios estão resumidos no artigo e serão discutidos na parte 2.

Este artigo será útil não só para Física, mas também para Geografia, línguas várias e Biologia.

Questões de compreensão poderiam incluir:

  • Como se formou a Lua?

  • Porque visitou a humanidade a Lua? Quantas vezes visitaram e que nacionalidades estiveram envolvidas?

  • Quais são as diferenças entre a superfície e atmosfera da Lua e as da Terra?

  • Porque poderia tornar-se a Lua importante para ulteriores explorações planetárias?


Gerd Vogt, Higher Secondary School for Environment and Economics, Yspertal, Austria




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