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Num marco emocionante para os cientistas lunares de todo o mundo, o módulo de aterragem Chandrayaan-3 da Índia aterrou a 375 milhas (600 km) do pólo sul da Lua em 23 de agosto de 2023.
Em pouco menos de 14 dias terrestres, Chandrayaan-3 forneceu aos cientistas novos dados valiosos e mais inspiração para explorar a Lua. E a Organização Indiana de Pesquisa Espacial compartilhou esses resultados iniciais com o mundo.
Embora os dados do veículo espacial Chandrayaan-3, chamado Pragyan, ou “sabedoria” em sânscrito, mostrassem que o solo lunar contém elementos esperados como ferro, titânio, alumínio e cálcio, também mostraram uma surpresa inesperada – enxofre.
Cientistas planetários como eu sabem que o enxofre existe nas rochas e nos solos lunares, mas apenas numa concentração muito baixa. Estas novas medições implicam que pode haver uma concentração de enxofre mais elevada do que o previsto.
Pragyan possui dois instrumentos que analisam a composição elementar do solo – um espectrômetro de raios X de partículas alfa e um espectrômetro de decomposição induzida por laser, ou LIBS, para abreviar. Ambos os instrumentos mediram o enxofre no solo próximo ao local de pouso.
O enxofre nos solos próximos aos pólos da Lua pode um dia ajudar os astronautas a viver da terra, tornando estas medições um exemplo de ciência que permite a exploração.
Geologia da Lua
Existem dois tipos principais de rochas na superfície da Lua – rochas vulcânicas escuras e rochas mais brilhantes das terras altas. A diferença de brilho entre esses dois materiais forma a imagem familiar do rosto do “homem na lua” ou do “coelho colhendo arroz” a olho nu.
Avrand6/Wikimedia Commons, CC BY-SA
Cientistas que medem as composições das rochas lunares e do solo em laboratórios na Terra descobriram que os materiais das planícies vulcânicas escuras tendem a ter mais enxofre do que o material mais brilhante das terras altas.
O enxofre vem principalmente da atividade vulcânica. As rochas nas profundezas da Lua contêm enxofre e, quando essas rochas derretem, o enxofre torna-se parte do magma. Quando a rocha derretida se aproxima da superfície, a maior parte do enxofre do magma se torna um gás que é liberado junto com o vapor d’água e o dióxido de carbono.
Parte do enxofre permanece no magma e é retido na rocha depois que ela esfria. Este processo explica porque o enxofre está principalmente associado às rochas vulcânicas escuras da Lua.
As medições de enxofre nos solos do Chandrayaan-3 são as primeiras a ocorrer na Lua. A quantidade exata de enxofre não pode ser determinada até que a calibração dos dados seja concluída.
Os dados não calibrados recolhidos pelo instrumento LIBS em Pragyan sugerem que os solos das terras altas da Lua perto dos pólos podem ter uma concentração de enxofre mais elevada do que os solos das terras altas do equador e possivelmente ainda mais elevada do que os solos vulcânicos escuros.
Estes resultados iniciais dão aos cientistas planetários como eu, que estudam a Lua, novos insights sobre como ela funciona como um sistema geológico. Mas ainda teremos que esperar e ver se os dados totalmente calibrados da equipe do Chandrayaan-3 confirmam uma concentração elevada de enxofre.
Formação de enxofre atmosférico
A medição do enxofre é interessante para os cientistas por pelo menos duas razões. Primeiro, estas descobertas indicam que os solos das terras altas nos pólos lunares podem ter composições fundamentalmente diferentes, em comparação com os solos das terras altas nas regiões equatoriais lunares. Esta diferença de composição provavelmente provém das diferentes condições ambientais entre as duas regiões – os pólos recebem menos luz solar direta.
Em segundo lugar, estes resultados sugerem que há de alguma forma mais enxofre nas regiões polares. O enxofre concentrado aqui poderia ter se formado a partir da atmosfera lunar extremamente fina.
As regiões polares da Lua recebem menos luz solar direta e, como resultado, apresentam temperaturas extremamente baixas em comparação com o resto da Lua. Se a temperatura da superfície cair abaixo de -73 graus C (-99 graus F), o enxofre da atmosfera lunar poderá acumular-se na superfície na forma sólida – como gelo numa janela.
O enxofre nos pólos também pode ter se originado de antigas erupções vulcânicas que ocorreram na superfície lunar ou de meteoritos contendo enxofre que atingiram a superfície e vaporizaram com o impacto.
Enxofre lunar como recurso
Para missões espaciais de longa duração, muitas agências pensaram em construir algum tipo de base na Lua. Astronautas e robôs poderiam viajar a partir da base do pólo sul para coletar, processar, armazenar e usar materiais naturais como o enxofre na Lua – um conceito chamado utilização de recursos in-situ.
A utilização de recursos in-situ significa menos viagens de volta à Terra para obter suprimentos e mais tempo e energia gastos na exploração. Usando o enxofre como recurso, os astronautas poderiam construir células solares e baterias que utilizam enxofre, misturar fertilizantes à base de enxofre e produzir concreto à base de enxofre para construção.
Na verdade, o concreto à base de enxofre tem vários benefícios em comparação com o concreto normalmente usado em projetos de construção na Terra.
Por um lado, o concreto à base de enxofre endurece e torna-se forte em horas, em vez de semanas, e é mais resistente ao desgaste. Também não requer água na mistura, então os astronautas poderiam economizar sua valiosa água para beber, produzir oxigênio respirável e produzir combustível para foguetes.
NASA/GSFC/Universidade Estadual do Arizona
Embora sete missões estejam actualmente a operar na Lua ou em torno dela, a região do pólo sul lunar ainda não foi estudada a partir da superfície, pelo que as novas medições de Pragyan ajudarão os cientistas planetários a compreender a história geológica da Lua. Também permitirá que cientistas lunares como eu façam novas perguntas sobre como a Lua se formou e evoluiu.
Por enquanto, os cientistas da Organização Indiana de Pesquisa Espacial estão ocupados processando e calibrando os dados. Na superfície lunar, Chandrayaan-3 está hibernando durante a noite lunar de duas semanas, onde as temperaturas cairão para -184 graus F (-120 graus C). A noite vai durar até 22 de setembro.
Não há garantia de que o componente de pouso do Chandrayaan-3, chamado Vikram, ou Pragyan, sobreviverá às temperaturas extremamente baixas, mas se Pragyan despertar, os cientistas podem esperar medições mais valiosas.
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