A Lua pode ser mais antiga que pensávamos, e um novo estudo joga luz sobre sua história

Um físico, um químico e um matemático entram em um bar. Parece o começo de uma piada de mau gosto, mas, no meu caso, foi o início de uma ideia que poderia reformular a maneira como os cientistas pensam sobre a história da Lua.

Nós três estávamos todos interessados na Lua, mas de perspectivas diferentes: Como geofísico, eu pensava em seu interior; Thorsten Kleine estudava sua química; e Alessandro Morbidelli queria saber o que a formação da Lua poderia nos dizer sobre como os planetas se formaram há 4,5 bilhões de anos.

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Quando nos reunimos para discutir a idade real da Lua, essas múltiplas perspectivas acabaram sendo cruciais.

Como a Lua se formou?

Em uma conferência no Havaí no final da década de 1980, um grupo de cientistas resolveu o problema de como a Lua se formou. Sua pesquisa sugeriu que um objeto do tamanho aproximado de Marte colidiu com a Terra primitiva, lançando material fundido no espaço. Esse material incandescente se aglutinou no corpo celeste agora chamado de Lua.

Essa história explica muitas coisas. Por um lado, a Lua tem muito pouco material que evapora facilmente, como água, porque começou a vida derretida. Ela tem apenas um minúsculo núcleo de ferro, porque foi formada principalmente a partir da parte externa da Terra, que tem muito pouco ferro. E tem uma crosta dinâmica, de cor branca, feita de minerais que flutuaram para a superfície à medida que a Lua derretida se solidificou.

A Lua incandescente e recém-formada estava inicialmente muito próxima da Terra, a aproximadamente a distância que os satélites de TV orbitam nosso planeta. A Lua primitiva teria gerado marés gigantescas na Terra primitiva, que, por sua vez, também estava em sua maior parte derretida e girando rapidamente.

Essas marés retiravam energia do giro da Terra e transferiam parte para a órbita da Lua, empurrando lentamente a Lua para longe da Terra e diminuindo a velocidade de rotação da Terra ao fazer isso. Esse movimento continua até hoje: a Lua ainda se afasta da Terra cerca de 2 polegadas (aproximadamente 5 centímetros) por ano.

À medida que a Lua se afastava, ela passava por pontos específicos em que sua órbita ficava temporariamente perturbada. Esses distúrbios orbitais foram um componente importante de sua história e são uma parte fundamental de nossa hipótese.

Quando a Lua se formou?

Quando a Lua realmente se formou e se afastou da Terra é uma questão espinhosa.

Graças aos astronautas das missões Apollo, os cientistas têm uma coleção de rochas lunares cuja idade pode ser medida. As rochas mais antigas têm todas cerca de 4,35 bilhões de anos, o que equivale a aproximadamente 200 milhões de anos após o nascimento do Sistema Solar.

Muitos geoquímicos, como meu colega Thorsten Kleine, sugeriram (não sem razão) que a idade dessas rochas é a mesma que a idade da Lua.

Mas pessoas como Alessandro Morbidelli, que estudam a formação de planetas, não gostaram muito dessa resposta. Em seus modelos, os planetas varreram a maior parte do material que flutuava no início do Sistema Solar muito antes de se passarem 200 milhões de anos. Um impacto gigante, formador da Lua, tão tardio quanto as amostras de rocha sugeriam, parecia bastante improvável.

O que sugerimos?

Foi aí que Kleine, Morbidelli e eu entramos. Demos continuidade a uma sugestão de um estudo de 2016 que descobriu que a Lua poderia ocasionalmente passar por eventos de aquecimento extremo durante sua lenta jornada para mais longe da Terra.

Esse aquecimento ocorre da mesma forma que o aquecimento na lua vulcânica hiperativa Io de Júpiter. A forma do corpo menor é comprimida e esticada pelas forças de maré gravitacional do corpo bem maior. E assim como uma bola de borracha se aquece se você a apertar o suficiente, o mesmo acontece com as rochas em Io e na Lua.

Todas as rochas contêm pequenos relógios internos - elementos radioativos que decaem e permitem que os pesquisadores digam a idade da rocha. Mas aqui está o ponto principal: se a Lua se aquecesse o suficiente, seus relógios perderiam a memória e começariam a registrar o tempo somente quando a Lua esfriasse novamente.

Portanto, nessa imagem, o amontoado de rochas com idade em torno de 4,35 bilhões de anos não está nos dizendo quando a Lua se formou, mas apenas quando ela passou por esse evento de aquecimento por maré. Isso significa que a formação da Lua deve ter ocorrido antes.

Uma data de formação anterior satisfaz os físicos que estudam a formação de planetas, ao mesmo tempo em que explica que a datação posterior registrada nas rochas se deve ao reaquecimento por forças de maré.

E agora?

Como acontece com frequência na ciência, dois grupos apresentaram simultaneamente uma ideia semelhante. Nosso grupo se concentrou em um evento de aquecimento por maré que ocorreu quando a Lua estava bem distante da Terra, enquanto a pesquisa de Steve Desch da Universidade Estadual do Arizona aponta para um evento que ocorreu quando a Lua estava mais próxima. A definição de qual dessas duas hipóteses está correta levará algum tempo - e talvez nenhuma delas esteja correta.

Para testar essas hipóteses, serão necessárias mais amostras da Lua. Felizmente, a missão Chang'e 6 da China acaba de trazer amostras do lado escuro da Lua em junho de 2024. Se essas amostras também mostrarem muitas rochas com idades de cerca de 4,35 bilhões de anos atrás, isso seria consistente com nossa história. Se as idades forem muito mais antigas, teremos que descobrir uma nova história.

Com muita frequência, nas ciências terrestres e planetárias, os geoquímicos e geofísicos acabam com hipóteses diferentes e contraditórias. Isso acontece em parte porque esses campos usam diferentes tipos de medições, mas também porque falam linguagens científicas muito diferentes. É difícil superar essa barreira linguística.

Nosso estudo é um exemplo de como, às vezes, a superação dessa divisão linguística e científica pode beneficiar os pesquisadores de ambos os lados.

Francis Nimmo já recebeu financiamento da NASA relacionado a estudos sobre a Lua.