Durante a maior parte da era espacial, a Lua tem sido considerada um mundo sem água. Nos últimos anos, contudo, um gotejamento constante de descoberta mostrou que pelo menos algumas partes da lua – como as grandes crateras permanentemente sombreadas nos seus pólos – contêm depósitos significativos de água. Esta semana, dois novos estudos publicados na Nature Astronomy ligam um pouco mais a torneira à perspectiva de uma lua inesperadamente aguada.
O timing é bom para a NASA e outras agências espaciais que planeiam agora missões humanas ambiciosas de exploração lunar e até de colonização. Afinal, onde há água, pode haver vida, mesmo que essa vida ainda exija fatos espaciais e habitats danificados pela radiação.
Um Possível Sinal Elevado do Céu de Água Aquecida pelo Sol
O primeiro novo cheiro de água lunar surgiu a partir de dados recolhidos pelo Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha (SOFIA) da NASA. Este jacto Boeing 747SP modificado proporciona ao seu telescópio de 2,7 metros uma visão acima de 99 por cento do vapor de água obscurecido da atmosfera – uma capacidade única que permite observações ágeis em infravermelhos sem o uso de instalações baseadas no espaço.
Em finais de Agosto de 2018 uma equipa liderada por Casey Honniball, bolseiro do Programa de Pós-doutoramento da NASA no Centro de Voo Espacial Goddard da agência e investigador da Universidade do Havai em Manoa, utilizou instrumentos infravermelhos a bordo do SOFIA para estudar a superfície lunar iluminada pelo sol. As observações, que duraram apenas 10 minutos, focaram uma região em altas latitudes a sul perto da grande cratera lunar Clavius, e revelaram uma forte emissão de infravermelhos a um comprimento de onda de seis microns (µm) da cratera e da paisagem circundante. Aquecido pelo sol, algo na superfície lunar estava a emitir novamente a radiação absorvida, tal como o faria a planície molecular de água H2O.
“Não temos conhecimento de qualquer outro material razoável para a Lua que exiba uma única característica espectral a 6 µm além de H2O”, Honniball e os seus colegas investigadores relatam no seu novo artigo. Os autores sugerem que a água putativa é muito provavelmente armazenada em vidro vulcânico natural ou ensanduichada entre grãos microscópicos de pó de rocha. Qualquer dos cenários poderia proporcionar protecção contra as temperaturas extremas e condições de quase vácuo na superfície da lua, permitindo que a água persista. Quanto a como lá chegou em primeiro lugar, ninguém tem a certeza, mas a principal explicação é que a água poderia ter-se formado a partir de oxigénio livre e hidrogénio libertado das rochas lunares por impactos de micrometeoritos.
Utilizar a SOFIA é uma abordagem nova e única para a ciência lunar, diz Honniball, mas não é a primeira vez que observações ligadas à Terra revelaram uma emissão de seis microns da Lua. As observações de balão dos astrónomos G. R. Hunt e J. W. Salisbury mostraram a característica espectral, diz ela. Mas Hunt e Salisbury não fizeram qualquer menção a isto no seu artigo sobre essa pesquisa, publicado em 1969. Em vez disso, concentraram-se na caracterização de minerais na superfície lunar. “Talvez simplesmente não soubessem que tinham feito uma enorme descoberta”, especula Honniball.
A Glass Half-Full
Honniball e os seus colegas já receberam tempo adicional na SOFIA para observações de seguimento. “Esperamos mapear uma maioria da lua para caracterizar o comportamento da água”, diz ela. “Varia em toda a superfície lunar com a hora lunar do dia e latitude? Isto ajudar-nos-á a compreender as suas fontes e onde reside”
E que, por sua vez, poderia dizer ao mundo quão útil esta água recém-descoberta poderia um dia vir a ser. A extracção será simples se a água existir predominantemente nas superfícies dos grãos de rocha: basta colher o solo lunar e sujeitá-lo a um aquecimento moderado. Se, no entanto, a água estiver trancada em vidro, o material deve ser derretido para libertar a água para recolha – um processo muito mais ávido de energia.
“Actualmente não temos uma boa ideia se a água que vemos com SOFIA está em quantidades que fazem com que o derretimento do vidro valha a pena”, diz Honniball. “Contudo, se encontrarmos abundâncias suficientemente altas, esta pode ser uma opção mais viável do que a extracção de gelo de água em regiões permanentemente sombreadas, que são ambientes extremos e difíceis de trabalhar”
Jack Schmitt, um geólogo que, como membro da tripulação da Apollo 17, continua a ser o único cientista profissional a ter andado na lua, diz que a medição SOFIA pode não estar a revelar água molecular verdadeira, mas algo mais frágil e transitório. “A pergunta que eu faria”, diz Schmitt, “é se os dados SOFIA podem estar relacionados com a possível fraca ligação do hidrogénio do vento solar com o oxigénio na superfície dos grãos de vidros de silicato e minerais no regolito, em vez de serem água molecular real?”
Um produto de tais reacções poderia ser o hidroxilo, uma molécula apenas com um átomo de hidrogénio a menos de água. Honniball, no entanto, diz que a emissão de seis microns vista pela SOFIA não é consistente com o hidroxil.
Independentemente da substância que está por detrás do sinal da SOFIA, Schmitt observa que a química básica deve permitir que a humidade seja espremida mesmo de material lunar seco como osso. “O aquecimento do regolito que contém hidrogénio a várias centenas de graus resultaria na reacção de parte do hidrogénio com oxigénio em silicatos para produzir água em quase qualquer parte da lua”, diz ele.
Sombra pequena, Possibilidades imensas
Outro trabalho publicado juntamente com o estudo da SOFIA na Nature Astronomy destaca um aumento na distribuição de áreas permanentemente sombreadas na lua – lugares com sombra, conhecidos como armadilhas de frio – em que temperaturas extremamente baixas poderiam congelar e sequestrar a água essencialmente indefinidamente, permitindo a sua acumulação em depósitos significativos ao longo do tempo geológico.
Os cientistas têm estudado tais regiões lunares durante décadas devido ao seu potencial de acumulação de água, mas o trabalho anterior tem-se concentrado em grandes armadilhas de frio dentro de enormes crateras nos pólos da lua. Em contraste, este último resultado alarga a gama de tamanhos de armadilhas frias consideradas até um centímetro de diâmetro. Analisando imagens de alta resolução do Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA, uma equipa liderada pelo cientista planetário Paul Hayne, da Universidade do Colorado Boulder, descobriu que tais “micro” armadilhas frias são muito mais prevalecentes do que as grandes armadilhas bem estudadas nas proximidades dos pólos lunares. A nova contabilidade eleva a área total de superfície com a capacidade de prender água para cerca de 40.000 quilómetros quadrados – uma região pan-lunar que, colectivamente, teria o dobro do tamanho do País de Gales.
“As micro armadilhas frias recentemente descobertas são as mais numerosas na lua, milhares de vezes mais abundantes do que as armadilhas frias anteriormente mapeadas”, diz Hayne. “Se estiverem todas cheias de gelo, isto pode ser uma quantidade substancial, talvez mais de mil milhões de quilos de água”
Hayne acrescenta, contudo, que a amostragem in situ por robots ou astronautas é necessária para avaliar correctamente o seu conteúdo real de gelo. “O que é realmente excitante nas micro armadilhas de frio é que são muito mais acessíveis, o que poderia permitir uma extracção e utilização mais eficiente tanto para fins científicos como de exploração”, diz ele. De facto, esta proliferação de pequenos reservatórios de gelo potenciais poderia ser muito mais acessível a futuras missões, diz Hayne, porque existem em áreas onde um astronauta banhado pela luz solar poderia utilizar confortavelmente e em segurança uma ferramenta para chegar a uma sombra perigosamente fria para escavar qualquer gelo.
Por agora, para avaliar melhor o valor das micro armadilhas frias, Hayne e os seus colegas irão utilizar uma câmara de alta tecnologia apelidada de Sistema Lunar de Imagens de Infravermelhos Compactos, que irá viajar para a lua na primeira missão de aterragem polar sul do programa de Serviços Comerciais de Carga Útil Lunar da NASA já em 2022. A câmara tirará, pela primeira vez, fotografias em grande plano de micro armadilhas de frio e medirá as suas temperaturas.
Terra Verdade
Por um lado, os estudos de SOFIA e micro armadilhas de frio são notícias bem-vindas. No entanto, o quadro geral permanece o mesmo, diz Ian Crawford, um perito lunar em Birkbeck, Universidade de Londres.
Claramente, diz ele, quanto mais facilmente acessível for a água na lua, maiores serão as oportunidades para a sua extracção no local e utilização para sustentar os esforços imediatos de exploração. Eventualmente, o desenvolvimento da água lunar como recurso poderia desencadear toda uma economia extraterrestre na qual a substância se tornaria uma matéria-prima lucrativa para o combustível de foguetes e outros consumíveis preciosos. Por agora, no entanto, “são urgentemente necessárias medições da “verdade do solo” para confirmar inferências feitas com base em medições por teledetecção”, diz Crawford.
Angel Abbud-Madrid, director do Centro de Recursos Espaciais da Escola de Minas do Colorado em Golden, Colo., também assinala as medições directas como o passo seguinte mais importante a seguir a partir das novas descobertas. “O que é agora necessário é tocar a superfície lunar e recolher a verdade detalhada do terreno”, diz ele. “A confirmação não só da existência de gelo de água, mas também da sua morfologia, concentração, distribuição e abundância é um imperativo para prosseguir com os planos existentes de exploração e utilização de recursos”