LRO descobre que hidrogénio lunar é mais abundante em encostas viradas para pólo da lua

Imagem, capturada pela sonda LRO, da Cratera Hayn, localizada mesmo para nordeste de Mare Humboldtianum, dramaticamente iluminada pelo Sol, baixo, que provoca grandes sombras no chão da cratera. Crédito: NASA/GSFC/Universidade Estatal do Arizona

As viagens espaciais são difíceis e caras - custaria milhares de dólares enviar uma garrafa de água para a Lua. A descoberta recente, na Lua, de moléculas contendo hidrogénio, possivelmente incluindo água, anima os exploradores porque estes depósitos podem ser minados caso sejam suficientemente abundantes, poupando o considerável custo de levar água da Terra. A água lunar poderia ser usada para beber ou os seus componentes - hidrogénio e oxigénio - poderiam ser usados para fabricar produtos importantes à superfície que os futuros visitantes lunares precisassem, como combustível e ar respirável. Observações recentes pela sonda LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) da NASA indicam que estes depósitos podem ser um pouco mais abundantes em encostas de crateras no hemisfério sul viradas para o Pólo sul lunar.

"Existem em média cerca de 23 partes-por-milhão mais hidrogénio nas encostas viradas para o Pólo do que nas encostas viradas para o equador," afirma Timothy McClanahan do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland. Esta é a primeira vez que se deteta uma diferença geoquímica generalizada na abundância de hidrogénio entre encostas lunares viradas para o Pólo e encostas viradas para o equador. É igual a uma diferença de 1% no sinal de neutrões detetados pelo instrumento LEND (Lunar Exploration Neutron Detector) da LRO. McClanahan é o autor principal de um artigo sobre a pesquisa, publicado na edição de 19 de Outubro da revista Icarus.

O material que contém hidrogénio é volátil (facilmente vaporizado) e pode estar na forma de moléculas de água (dois átomos de hidrogénio ligados a um átomo de oxigénio) ou moléculas de hidroxilo (um átomo de oxigénio ligado a um de hidrogénio), frouxamente ligados à superfície lunar. De acordo com McClanahan, a causa da discrepância entre as crateras com encostas viradas para o Pólo e as encostas viradas para o equador pode ser semelhante à forma como o Sol mobiliza ou redistribui água gelada de locais mais quentes para locais mais frios na superfície da Terra.

"Aqui no hemisfério norte, se sairmos à rua num dia ensolarado depois da queda de neve, notamos que existe mais neve em encostas viradas para norte porque perdem água a taxas menores do que as encostas mais iluminadas viradas para sul," explica McClanahan. "Nós pensamos que ocorre um fenómeno parecido com os voláteis na Lua - as encostas viradas para o Pólo não recebem tanta luz solar como as encostas viradas para o equador, por isso este material facilmente vaporizado permanece mais tempo e, eventualmente, acumula-se em maior quantidade nas crateras com encostas viradas na direção do Pólo."

A equipe observou a maior abundância de hidrogénio, nas encostas viradas para o Pólo, na topografia do hemisfério sul da Lua, com início entre os 50 e 60 graus de latitude sul. As encostas mais perto do Pólo sul mostram uma maior diferença na concentração de hidrogénio. Além disso, o hidrogénio foi detetado em maiores concentrações nas maiores encostas viradas para o Pólo, cerca de 45 partes-por-milhão perto de ambos os pólos. Encostas mais amplas fornecem sinais mais detetáveis do que encostas mais pequenas. O resultado indica que estas têm maiores concentrações de hidrogénio do que as regiões vizinhas.

Por outro lado, segundo McClanahan, as medições do LEND, nas maiores encostas viradas para o equador, não contrastam com as suas regiões vizinhas, o que indica que têm concentrações iguais de hidrogénio. A equipe pensa que também poderá ser encontrado mais hidrogénio nas crateras com encostas viradas para o Pólo no hemisfério norte, mas estão ainda a recolher e a analisar dados do LEND para esta região. Existem várias fontes possíveis para o hidrogénio na Lua. Os cometas e alguns asteroides contêm grandes quantidades de água e os impactos destes objetos podem transportar hidrogénio para a Lua. As moléculas que contêm hidrogénio também podem ser criadas na superfície lunar pela interação com o vento solar. O vento solar é uma fina corrente de gás constantemente soprada pelo Sol.

 A maior parte é hidrogénio e este hidrogénio pode interagir com o oxigénio em rochas de silicato e na poeira lunar para formar hidroxilo e possivelmente moléculas de água. Depois de chegarem à Lua, pensa-se que fiquem energizadas pela luz solar e, em seguida, ressaltem sobre a superfície; e ficam presas, pelo menos temporariamente, em áreas mais frias e à sombra. Desde a década de 1960 que os cientistas pensam que somente as áreas permanentemente à sombra em crateras perto dos pólos são frias o suficiente para acumular este material volátil, mas observações recentes por várias sondas espaciais, incluindo a LRO, sugerem que o hidrogénio na Lua está mais difundido.

Ainda não sabemos se o hidrogénio é abundante o suficiente para uma mineração economicamente viável. "As quantidades que estamos a detetar são ainda menores que o deserto mais seco da Terra," comenta McClanahan. No entanto, a resolução do instrumento LEND é maior que o tamanho das maiores encostas viradas para o Pólo, por isso em encostas mais pequenas, talvez com vários metros, esta concentração poderá ser significativamente maior. McClanahan diz que tudo indica que as maiores concentrações de hidrogénio estão em regiões permanentemente à sombra.

A equipa fez as observações com o instrumento LEND da LRO, que deteta hidrogénio através da contagem do número de partículas subatómicas, chamadas neutrões, libertadas da superfície lunar. Os neutrões são produzidos quando a superfície da Lua é bombardeada por raios cósmicos. O espaço é permeado por raios cósmicos, partículas de alta velocidade produzidas por eventos poderosos como erupções no Sol ou explosões de estrelas no espaço profundo. Os raios cósmicos quebram os átomos do material perto da superfície lunar, criando neutrões que saltam de átomo para átomo como uma bola de bilhar. Alguns neutrões conseguem saltar de volta para o espaço onde podem ser contados pelos detetores de neutrões.

Os neutrões das colisões de raios cósmicos têm uma gama ampla de velocidades e os átomos de hidrogénio são os mais eficientes a parar os neutrões na sua faixa média de velocidades, os chamados neutrões epitermais. As colisões com os átomos de hidrogénio no regolito lunar reduzem o número de neutrões epitermais que voam para o espaço. Quanto maior a quantidade de hidrogénio, menos neutrões epitermais o detetor LEND vai contar.

A equipa interpretou uma diminuição generalizada no número de neutrões epitermais detetados pelo LEND como sinal da presença de hidrogénio em crateras com encostas viradas para o Pólo. Combinaram dados do LEND com a topografia lunar e mapas de iluminação derivados do instrumento LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter) e mapas de temperatura do instrumento Diviner (Diviner Lunar Radiometer Experiment), ambos a bordo da sonda LRO, para descobrir a maior abundância de hidrogénio e as condições associadas à superfície nas encostas viradas para o Pólo.

Além de ver se o mesmo padrão existe no hemisfério norte da Lua, a equipa quer ver se a abundância de hidrogénio muda com a transição do dia para a noite. Se assim for, dará mais força a elementos de prova de uma produção muito ativa e de um ciclo de hidrogénio na superfície lunar.

Fonte: Astronomia OnLine - Portugal