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Liderado por pesquisadores do Field Museum e da Universidade de Glasgow, o estudo foi possível graças às instalações de tomografia por sonda atômica da Northwestern University, que “determinaram” a idade do cristal mais antigo da amostra. Ao revelar a idade destes reveladores cristais de zircão – encontrados escondidos na poeira recolhida na Lua – os investigadores conseguiram juntar as peças da linha do tempo da formação da Lua.
O estudo foi publicado hoje (23 de outubro) na revista Cartas de Perspectivas Geoquímicas.
“Este estudo é uma prova do imenso progresso tecnológico que fizemos desde 1972, quando a última missão tripulada à Lua regressou à Terra”, disse Dieter Isheim da Northwestern, co-autor do estudo. “Essas amostras foram trazidas para a Terra há meio século, mas só hoje temos as ferramentas necessárias para realizar microanálises no nível necessário, incluindo tomografia por sonda atômica”.
A análise átomo por átomo permitiu aos pesquisadores contar quantos átomos nos cristais de zircão sofreram decaimento radioativo. Quando um átomo sofre decaimento, ele libera prótons e nêutrons para se transformar em diferentes elementos. O urânio, por exemplo, decompõe-se em chumbo. Como os cientistas estabeleceram quanto tempo leva para este processo se desenrolar, eles podem avaliar a idade de uma amostra observando a proporção de átomos de urânio e chumbo.
“A datação radiométrica funciona um pouco como uma ampulheta”, disse Philipp Heck, do Field Museum, autor sênior do estudo. “Em uma ampulheta, a areia flui de um bulbo de vidro para outro, com a passagem do tempo indicada pelo acúmulo de areia no bulbo inferior. A datação radiométrica funciona de forma semelhante, contando o número de átomos pais e o número de átomos filhos que eles transformaram para. A passagem do tempo pode então ser calculada porque a taxa de transformação é conhecida. “
Isheim é professor associado pesquisador de ciência e engenharia de materiais na Escola de Engenharia McCormick da Northwestern e gerente do Centro de Tomografia de Sonda Atômica da Northwestern (NUCAPT). David Seidman, professor emérito de ciência e engenharia de materiais Walter P. Murphy na McCormick e diretor fundador do NUCAPT, também foi coautor do estudo. Heck é curador de meteoritos e estudos polares Robert A. Pritzker do Field Museum, diretor sênior do Negaunee Interactive Research Center e professor da Universidade de Chicago. Jennika Greer, professora associada pesquisadora da Universidade de Glasgow, é a principal autora do estudo. Quando a pesquisa começou, ela era Ph.D. candidato no laboratório de Heck.
Há mais de 4 mil milhões de anos, quando o sistema solar ainda era jovem e a Terra ainda estava a crescer, um objecto gigante do tamanho de Marte colidiu com a Terra. Um pedaço colossal se separou da Terra para formar a Lua, e a energia do impacto derreteu a rocha que eventualmente se tornou a superfície da Lua.
“Quando a superfície estava derretida assim, os cristais de zircão não conseguiam se formar e sobreviver”, disse Heck. “Portanto, quaisquer cristais na superfície da Lua devem ter-se formado após o arrefecimento deste oceano de magma lunar. Caso contrário, teriam derretido e as suas assinaturas químicas teriam sido apagadas.”
Como os cristais devem ter se formado após o resfriamento do oceano de magma, a determinação da idade dos cristais de zircão revelaria a idade mínima possível da Lua. Mas, para identificar a idade máxima possível da Lua, os investigadores recorreram aos instrumentos de tomografia por sonda atómica da Northwestern.
“Na tomografia por sonda atômica, começamos afiando um pedaço da amostra lunar em uma ponta muito afiada, usando um microscópio de feixe de íons focado, quase como um apontador de lápis muito sofisticado”, disse Greer. “Depois, usamos lasers UV para evaporar os átomos da superfície dessa ponta. Os átomos viajam através de um espectrômetro de massa, e a rapidez com que se movem nos diz o quão pesados eles são, o que por sua vez nos diz do que são feitos.”
Após determinar os materiais da amostra e realizar a datação radiométrica, os pesquisadores concluíram que os cristais mais antigos têm cerca de 4,46 bilhões de anos. Isso significa que a Lua deve ter pelo menos essa idade.
É importante saber quando a Lua se formou, disse Heck, porque “a Lua é um parceiro importante em nosso sistema planetário. Ela estabiliza o eixo de rotação da Terra. É a razão pela qual o dia tem 24 horas. É a razão pela qual temos marés. Sem a Lua, a vida na Terra seria diferente. É uma parte do nosso sistema natural que queremos compreender melhor, e o nosso estudo fornece uma pequena peça do puzzle em todo esse quadro.”
O estudo, “4,46 Ga zircões ancoram a cronologia do oceano de magma lunar”, foi apoiado pela NASA e pela Women’s Board Women in Science Graduate Fellowship do Field Museum. O NUCAPT é apoiado pela National Science Foundation, pelo Office of Naval Research e pelo Instituto Paula M. Trienens de Sustentabilidade e Energia.
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