Virada do manto lunar, o estranho processo que a Lua realizou há 4,22 bilhões de anos

Uma característica peculiar do nosso satélite natural, a Lua, é que a sua superfície é quimicamente assimétrica. Novos estudos apoiam a ideia de que isto se deve ao fato de o manto lunar ter sido virado “de cabeça para baixo” quando o satélite ainda era jovem. O que estava acima permaneceu embaixo; e o que estava por baixo veio para cima.

Os cientistas têm pensado na chamada "virada do manto lunar" há décadas. Agora, os cientistas Weigang Liang e Adrien Broquet, da Universidade do Arizona, juntamente com uma equipe de pesquisadores, descobriram que o mapa gravitacional da Lua se ajusta melhor a este modelo de virada do manto.

Conforme relatado pelo ScienceAlert, a equipe demonstrou em uma série de simulações como as anomalias gravitacionais no lado próximo da Lua são consistentes com a presença e localização de rochas densas contendo minerais densos que foram preservados desde os primeiros tempos da Lua.

"Esta interpretação é apoiada pela forte semelhança entre o padrão observado, a magnitude e as dimensões das anomalias gravitacionais e aquelas previstas por modelos geodinâmicos de restos de aglomerados contendo ilmenita", escrevem os pesquisadores em seu artigo.

Além disso, os pesquisadores dataram com precisão quando esta virada ocorreu: cerca de 4,22 bilhões de anos atrás, pouco depois de a Lua se ter formado a partir de um pedaço de Terra que se partiu durante uma colisão violenta.

O que acontece na superfície da Lua?

Um dos aspectos mais peculiares da Lua tem a ver com a sua superfície. No lado mais próximo da Lua, existe uma região que pode ser descrita como “geoquimicamente estranha”, conhecida como Terrana KREEP, rica em metais específicos e inesperados: potássio, elementos de terres raras e fósforo.

Esta região também se sobrepõe aos mares lunares (grandes planícies basálticas resultantes da atividade vulcânica). Este basalto é rico em um mineral chamado ilmenita. Composta predominantemente por titânio e ferro, a ilmenita é bastante densa como a rocha que a contém.

Isto é intrigante porque as rochas abaixo são menos densas. Baseando-se na densidade, seria de esperar que aglomerados contendo ilmenita, ou IBC, tivessem afundado na Lua e rochas menos densas tivessem subido à superfície.

Tanto a Terrana KREEP como os IBCs podem ser explicados por processos geodinâmicos que ocorreram logo após a formação da Lua. Quando ainda estava quente e úmida, a Lua provavelmente estava coberta por um oceano de magma derretido que esfriou para formar a crosta e o manto.

Nesse cenário, quando o magma chega ao final do seu processo de resfriamento e cristalização, minerais densos como a ilmenita se formam em uma camada entre a crosta e o manto, e os elementos KREEP ficam concentrados em um reservatório líquido.

Espera-se que esses minerais densos afundem em direção ao núcleo lunar. Mas sem modelar os processos físicos que ocorreram dentro da Lua durante a sua formação, os cientistas não poderiam ter a certeza de que foi isso que aconteceu.

Também é possível que, após este afundamento inicial para dentro, os IBCs tenham aquecido e subido novamente, derrubando o manto no processo. Isso explicaria tanto a Terrana KREEP como os basaltos ricos em titânio que vieram à superfície através do vulcanismo.

Neste cenário, ambos os conjuntos de elementos deveriam ter ficado distribuídos de forma mais ou menos uniforme pelo manto lunar, mas não foi isso que os cientistas descobriram.

Modelo de virada do manto lunar de acordo com as observações

Uma explicação tem a ver com a Bacia do Polo Sul-Aitken, no lado oculto da Lua, um impacto colossal que deixou uma cratera cobrindo mais de um quarto da superfície lunar.

Este impacto produziu um ponto quente que poderia ter visto o KREEP e a ilmenita migrarem para longe do local do impacto, concentrando-se no lado próximo da Lua. Por estar abaixo da superfície, não podemos realmente vê-lo; mas os pesquisadores perceberam que tal migração deveria ter deixado assinaturas gravitacionais distintas.

Os pesquisadores construíram modelos de inversão lunar de materiais ricos em ilmenita para observar os padrões gravitacionais gerados pelas concentrações de IBC abaixo da crosta lunar.

Os resultados mostraram um padrão poligonal de anomalias gravitacionais lineares. Eles compararam esses dados com os dados obtidos pelos orbitadores do Laboratório de Recuperação de Gravidade e Interior (GRAIL) da NASA, um par de espaçonaves que passaram mais de um ano no espaço mapeando a gravidade da superfície da Lua.

O modelo também revelou quanto tempo leva para o padrão evoluir, limitando o tempo da virada a pelo menos 4,22 bilhões de anos atrás.

Referência da notícia:

Liang, W. et al. Vestiges of a lunar ilmenite layer following mantle overturn revealed by gravity data. Nature Geoscience, 2024.