Por décadas, os cientistas sustentaram que o sistema Terra-Lua se formou como resultado de uma colisão entre a Terra e um objeto do tamanho de Marte há cerca de 4,5 bilhões de anos. Conhecida como Hipótese do Impacto Gigante, essa teoria explica por que a Terra e a Lua são semelhantes em estrutura e composição. Curiosamente, os cientistas também determinaram que, durante sua história inicial, a Lua possuía uma magnetosfera - assim como a Terra hoje.
No entanto, um novo estudo liderado por pesquisadores do MIT (com apoio da NASA) indica que ao mesmo tempo, o campo magnético da Lua pode ter sido realmente mais forte que o da Terra. Eles também foram capazes de impor restrições mais rígidas quando esse campo se esgotou, alegando que isso teria acontecido cerca de 1 bilhão de anos atrás. Essas descobertas ajudaram a resolver o mistério de qual mecanismo alimentava o campo magnético da Lua ao longo do tempo.
O estudo, que apareceu recentemente na revista Avanços científicos, foi liderado por Saied Mighani, físico experimental de rochas do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT. Juntou-se a ele membros do Centro de Geocronologia de Berkeley na UC Berkeley e da Universidade de Geociências da China, com apoio adicional fornecido pelo famoso professor da EAPS, Dr. Benjamin Weiss.
Para recapitular, o campo magnético da Terra é essencial para a vida como a conhecemos. Quando as partículas de vento solar que chegam chegam à Terra, elas são desviadas por este campo e formam um choque de arco na frente da Terra e magnetotail atrás dele. As partículas restantes são depositadas nos pólos magnéticos, onde interagem com a nossa atmosfera, causando as auroras vistas nos hemisférios norte e sul.
Não fosse por esse campo magnético, a atmosfera da Terra teria sido lentamente removida pelo vento solar ao longo de bilhões de anos e transformada em um local frio e seco. Acredita-se que seja o que aconteceu em Marte, onde uma atmosfera antes mais espessa se esgotou entre 4,2 e 3,7 bilhões de anos atrás e toda a água líquida em sua superfície foi perdida ou congelada como resultado.
Ao longo dos anos, o grupo de Weiss ajudou a demonstrar através do estudo de rochas lunares que, há cerca de 4 bilhões de anos, a Lua também possuía um forte campo magnético de cerca de 100 microteslas de força (enquanto a Terra é hoje cerca de 50 microteslas). Em 2017, eles estudaram amostras coletadas pelos astronautas da Apollo, datadas de cerca de 2,5 bilhões de anos atrás, e encontraram um campo muito mais fraco (menos de 10 microteslas).
Em outras palavras, o campo magnético da Lua enfraqueceu por um fator de cinco entre 4 e 2,5 bilhões de anos atrás e desapareceu completamente cerca de 1 bilhão de anos atrás. Na época, Weiss e seus colegas teorizaram que talvez houvesse dois mecanismos de dínamo no interior da Lua responsáveis por essa mudança.
Em resumo, eles argumentaram que um primeiro efeito de dínamo poderia ter gerado um campo magnético muito mais forte há cerca de 4 bilhões de anos atrás. Então, há 2,5 bilhões de anos, foi substituído por um segundo dínamo que durou mais tempo, mas sustentou um campo magnético muito mais fraco. Como o Dr. Weiss explicou em um comunicado do MIT News:
“Existem várias idéias para quais mecanismos impulsionaram o dínamo lunar, e a pergunta é: como você descobre qual deles fez isso? Acontece que todas essas fontes de energia têm vida útil diferente. Portanto, se você descobrir quando o dínamo foi desligado, poderá distinguir entre os mecanismos propostos para o dínamo lunar. Esse foi o objetivo deste novo artigo. ”
Até agora, a obtenção de rochas lunares com menos de 3 bilhões de anos tem sido um grande desafio. A razão para isso tem a ver com o fato de que a atividade vulcânica, que era comum na Lua há 4 bilhões de anos, cessou cerca de 3 bilhões de anos atrás. Felizmente, a equipe do MIT conseguiu identificar duas amostras de rocha lunar obtidas pelos astronautas da Apollo, criadas por um impacto há 1 bilhão de anos atrás.
Enquanto essas rochas foram derretidas pelo impacto e depois foram solidificadas, apagando o registro magnético no processo, a equipe foi capaz de realizar testes para reconstruir sua assinatura magnética. Primeiro, eles analisaram a orientação dos elétrons da rocha, que Weiss descreve como "pequenas bússolas", uma vez que alinhavam na direção de um campo magnético existente ou apareciam em orientações aleatórias na ausência de um.
Em ambas as amostras, a equipe observou o último, sugerindo que as rochas se formaram em um campo magnético extremamente fraco de não mais que 0,1 microteslas (possivelmente nenhum). Isto foi seguido por uma técnica de datação radiométrica que foi adaptada para este estudo por Weiss e David L. Shuster (pesquisador do Centro de Geocronologia de Berkeley e co-autor do estudo). Esses resultados confirmaram que as rochas tinham de fato 1 bilhão de anos.
Por fim, a equipe realizou testes de calor nas amostras para determinar se elas poderiam fornecer um bom registro magnético no momento do impacto. Isso consistiu em colocar as duas amostras em um forno e expô-las aos tipos de altas temperaturas que teriam sido criadas por um impacto. Enquanto esfriavam, eles os expuseram a um campo magnético gerado artificialmente em laboratório e confirmaram que eram capazes de registrá-lo.
Esses resultados confirmam que a força magnética medida inicialmente pela equipe (0,1 microteslas) é precisa e que, há 1 bilhão de anos, o dínamo que alimenta o campo magnético da Lua provavelmente terminou. Como Weiss expressou:
“O campo magnético é uma coisa nebulosa que permeia o espaço, como um campo de força invisível. Mostramos que o dínamo que produziu o campo magnético da lua morreu entre 1,5 e 1 bilhão de anos atrás e parece ter sido alimentado de maneira semelhante à Terra. "
Como observado, este estudo também ajuda a resolver o debate em torno do que impulsionou o dínamo lunar em seus estágios posteriores. Embora várias teorias tenham sido sugeridas, essas novas descobertas são consistentes com a teoria de que a cristalização do núcleo é responsável. Basicamente, essa teoria afirma que o núcleo interno da Lua se cristalizou ao longo do tempo, diminuindo o fluxo de fluido eletricamente carregado e prendendo o dínamo.
Weiss sugere que, antes disso, a precessão pode ter sido responsável por alimentar um dínamo muito mais forte (mas de curta duração) que teria produzido o forte campo magnético. Isso é consistente com o fato de que, 4 bilhões de anos atrás, acredita-se que a Lua tenha orbitado muito mais perto da Terra. Isso teria resultado na gravidade da Terra ter um efeito muito maior na Lua, fazendo seu manto oscilar e agitando a atividade no núcleo.
À medida que a Lua migrava lentamente da Terra, o efeito da precessão diminuía e o dínamo produtor de campo magnético se enfraquecia. Cerca de 2,5 bilhões de anos atrás, a cristalização se tornou o mecanismo dominante pelo qual o dínamo lunar continuou, produzindo um campo magnético mais fraco que persistiu até que o núcleo externo finalmente cristalizou um bilhão de anos atrás.
Estudos como esse também podem ajudar a resolver o mistério de por que planetas como Vênus e Marte perderam seus campos magnéticos (contribuindo para a mudança climática cataclísmica) e como a Terra poderia perder seu próprio dia. Considerando sua importância para a habitabilidade, uma maior compreensão de dínamos e campos magnéticos também poderia ajudar na busca de exoplanetas habitáveis.
