A NASA prometeu algumas notícias importantes sobre a Lua para esta segunda-feira (26), e temos o prazer de informar que a agência espacial correspondeu às expectativas. A descoberta tem relação com a presença de água congelada na superfície lunar. Uma nova pesquisa, além de fornecer a melhor evidência até o momento de gelo de água na Lua, sugere que este valioso recurso está espalhado pela superfície do satélite, inclusive em áreas expostas à luz solar direta e em pequenos bolsões que ficam permanentemente na sombra.

Dois artigos publicados nesta segunda-feira (26) na Nature Astronomy estão redefinindo o que sabemos sobre a Lua e sua capacidade de armazenar um recurso natural precioso: a água. Os cientistas há muito suspeitam da existência de água congelada na Lua, principalmente nos polos, mas a nova pesquisa fornece a evidência mais definitiva até agora, devido à detecção de moléculas reais de água na superfície lunar.

A nova pesquisa também identifica uma série de bolsões sombrios, conhecidos como “alçapões frios”, em que grande parte dessa água congelada pode estar escondida.

A existência de gelo de água na Lua é significativa de uma perspectiva puramente científica, mas também é importante em termos de como influenciará as próximas missões à superfície lunar. Um objetivo importante para as próximas missões Artemis da NASA será coletar e recuperar o gelo nas regiões do polo sul, o que agora parece mais possível do que nunca. Além do mais, a aparente abundância de água na Lua significa que ela pode ser obtida localmente, o que é uma excelente notícia para futuros exploradores ou colonizadores.

Anteriormente, a detecção de manchas brilhantes no polo sul lunar sugeria essa possibilidade. Dados de um radar da NASA conectado à espaçonave Chandrayaan-1, da Índia, sugeriram o mesmo, revelando dezenas de pequenas crateras que pareciam estar cheias de água congelada. E em 2016, traços residuais de gelo foram considerados evidências do eixo de inclinação da Lua.

No entanto, apesar dessas e de outras descobertas tentadoras, a prova real das moléculas de água na Lua foi limitada a assinaturas espectrais encontradas em 3 mícrons. Isso é um problema, porque, neste comprimento de onda, os cientistas não conseguem distinguir água de minerais ligados à hidroxila (composta por um átomo de oxigênio ligado a um de hidrogênio).

Para superar essa limitação, os cientistas fizeram novas medições da superfície lunar do Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha (SOFIA, na sigla em inglês) — um Boeing 747 jumbo modificado que voa alto e é equipado com um telescópio de 2,74 metros. Com o SOFIA, os pesquisadores detectaram uma assinatura espectral de água de 6 mícrons, que não é compartilhada com outros grupos hidroxila.

Esta assinatura de água foi observada nas altas latitudes ao sul, em quantidades que variam entre 100 e 400 partes por milhão. Para colocar em perspectiva, é o equivalente a uma garrafa de 350 ml de água dispersa por um metro cúbico de solo espalhada em uma camada fina ao longo da superfície lunar, segundo um comunicado da NASA.

Incrivelmente, grande parte dessa água foi detectada em áreas expostas à luz solar direta. De acordo com o novo artigo da Nature Astronomy, cujo coautor é o cientista planetário Casey Honniball, da Universidade do Havaí em Manoa, essa água pode estar acondicionada em pedaços finos de vidros espalhados pela superfície lunar, ou imprensada entre grãos de poeira que a protegem dos raios do Sol.

Em um e-mail, Matthew Siegler, cientista pesquisador do Planetary Science Institute em Dallas, no Texas, disse que é a primeira detecção “completa” de moléculas de água na superfície lunar, ao contrário da característica de 3 mícrons observada anteriormente que poderia ser confundida com compostos de hidróxido.

“O hidróxido pode se formar a partir de prótons do vento solar que colidem com qualquer oxigênio que esteja na lua, como os contidos nas rochas”, escreveu Siegler, que não estava envolvido na nova pesquisa. “É um pouco mais difícil para a água se formar dessa maneira”, disse. Então, provavelmente surgiu por meio de processos diferentes, como antigos vulcões lunares ou por meio de objetos impactantes como asteroides e cometas.

Pensando em futuras pesquisas, Siegler gostaria de ver mais dados do SOFIA, ou dados de qualquer instrumento capaz de escanear a 6 mícrons, para mapear a extensão total de água na superfície lunar.

De fato, as observações da equipe foram limitadas à gigantesca Cratera Clavius, uma região ensolarada no hemisfério sul da Lua. Observações futuras serão necessárias para determinar se concentrações semelhantes de água estão localizadas em outras regiões onde o Sol bate. No fim das contas, a NASA gostaria de criar um mapa hidrológico, mostrando a abundância relativa de água por toda a Lua.

“Essas moléculas de água parecem estar presas dentro de vidros, em vez de livres e saltando na superfície, de modo que podem ser bastante globais e não apenas regiões polares ultracongeladas”, explicou Siegler. “As moléculas de água livres precisam estar resfriadas a menos de 163 graus Celsius para durar muito tempo, e essas condições só acontecem nos alçapões frios.”

Bolsões escondidos

O que nos leva ao segundo artigo, também publicado nesta segunda (26), na Nature Astronomy. Esta pesquisa, liderada por Paul Hayne, da UC-B (Universidade de Colorado em Boulder), sugere que bolsões de água escondidos são mais comuns na Lua do que se suspeitava anteriormente. Conhecidos como alçapões frios, esses são pontos especiais na superfície que estão perpetuamente imersos na escuridão, potencialmente permitindo a preservação a longo prazo da água congelada.

Exemplos de armadilhas frias da Lua. Crédito: . O. Hayne et al., 2020/NASAExemplos de armadilhas frias da Lua. Crédito: . O. Hayne et al., 2020/NASA

“Se você conseguir se imaginar na superfície da Lua perto de um de seus polos, veria sombras por todo o lugar”, explicou Hayne em um comunicado à imprensa da UC-B. “Muitas dessas pequenas sombras podem estar cheias de gelo.”

Tome a cratera Shackleton, por exemplo. Ela é uma depressão medindo 21 km de diâmetro e vários quilômetros de profundidade. Partes da cratera são anguladas de forma que as partes internas estão sempre na sombra, com temperaturas estáveis em torno de -184 graus Celsius.

Usando o LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), da NASA, Hayne e seus colegas estudaram a ampla gama de possíveis alçapões frios; alguns deles não chegam a ser maiores do que uma moeda. Incrivelmente, alguns permaneceram na escuridão completa por bilhões de anos.

Alçapões frios de pequena escala perto das regiões polares da Lua são surpreendentemente abundantes, totalizando 40 mil quilômetros quadrados da superfície lunar, de acordo com o estudo. Cerca de 60% deles estão localizados perto das regiões polares meridionais. Pesquisas anteriores sugeriram que eles respondem por 18.100 quilômetros quadrados de terrenos lunares. A nova estimativa aumenta significativamente este número.

“Nossos resultados sugerem que a água presa nos polos lunares pode ser mais amplamente distribuída e acessível como um recurso para missões futuras do que se pensava anteriormente”, escreveram os pesquisadores no estudo.

É importante ressaltar que esses locais são capazes de armazenar água, sendo que aqui a palavra “capaz” é chave; o novo artigo não fornece evidências da existência de água congelada dentro dessas bolsas escuras.

Siegler disse que qualquer potencial de água dentro desses alçapões frios veio de fontes como cometas, asteroides, vulcões lunares ou reações químicas causadas pelo vento solar, mas também podem ter se originado da liberação de moléculas encontradas dentro dos vidros (que foram mencionados como uma possibilidade no artigo de Honniball). Esses vidros, produzidos pelo calor dos impactos, “basicamente introduzem um novo reservatório global em potencial”, disse Sieger.

Água pode ajudar missões futuras

A Lua, como esses artigos sugerem, é um lugar melhor para armazenar água do que imaginávamos. Isso tem enormes implicações para as missões, já que os exploradores poderiam potencialmente obter água localmente, uma vez que é muito trabalhoso transportar muitas coisas da Terra.

Não está claro o quão fácil seria realmente coletar gelo da superfície lunar, mas a nova pesquisa deve nos dar motivos para otimismo. Esse gelo pode produzir água para beber, mas também pode ser usado para produzir combustível para foguetes, destacou Siegler.

“Se a água estiver realmente espalhada, mesmo de maneira muito superficial e presa em vidros, ‘minerar’ a superfície lunar para obter água poderia ser uma coisa mais viável — não que eu esteja defendendo que mineremos a Lua”, explicou ele. “Mas a água é muito útil se você estiver na Lua e quiser um Martini, ou água potável, ou se quiser reabastecer seu foguete de hidrogênio líquido padrão ou foguete de oxigênio líquido.”

Ele acrescenta: “É muito caro levar água da Terra do nosso poço de gravidade, então ter água na Lua barateia a exploração lunar e viabiliza o reabastecimento no espaço.”

Para a missão Artemis III, que pode ter um homem e uma mulher pousando na Lua em 2024, esta é uma boa notícia, pois significa que eles têm uma chance decente de cumprir seu objetivo de encontrar água nas regiões polares meridionais. Que comece a caça ao tesouro na Lua!