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Pesquisadores propõem nova explicação para o mistério magnético de meio século da Lua
As rochas devolvidas à Terra durante o programa Apollo da NASA de 1968 a 1972 forneceram volumes de informações sobre a história da Lua, mas também têm sido a fonte de um mistério duradouro.
Por Kevin Stacey - 13/01/2022


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As rochas devolvidas à Terra durante o programa Apollo da NASA de 1968 a 1972 forneceram volumes de informações sobre a história da Lua, mas também têm sido a fonte de um mistério duradouro. A análise das rochas revelou que algumas pareciam ter se formado na presença de um forte campo magnético – um que rivalizava com a força da Terra. Mas não estava claro como um corpo do tamanho da Lua poderia ter gerado um campo magnético tão forte.

Agora, uma pesquisa liderada por um geocientista da Brown University propõe uma nova explicação para o mistério magnético da Lua. O estudo, publicado na Nature Astronomy, mostra que formações rochosas gigantes que afundam no manto da Lua podem ter produzido o tipo de convecção interior que gera fortes campos magnéticos. Os processos podem ter produzido campos magnéticos intermitentemente fortes nos primeiros bilhões de anos da história da Lua, dizem os pesquisadores.

“Tudo o que pensamos sobre como os campos magnéticos são gerados por núcleos planetários nos diz que um corpo do tamanho da Lua não deve ser capaz de gerar um campo tão forte quanto o da Terra”, disse Alexander Evans, professor assistente da Terra. ciências ambientais e planetárias em Brown e coautora do estudo com Sonia Tikoo da Universidade de Stanford. "Mas, em vez de pensar em como alimentar um campo magnético forte continuamente ao longo de bilhões de anos, talvez haja uma maneira de obter um campo de alta intensidade intermitentemente. Nosso modelo mostra como isso pode acontecer e é consistente com o que sabemos sobre a Lua. interior."

Corpos planetários produzem campos magnéticos através do que é conhecido como dínamo central. A dissipação lenta do calor causa a convecção de metais fundidos no núcleo de um planeta. A agitação constante de material eletricamente condutor é o que produz um campo magnético. É assim que o campo magnético da Terra – que protege a superfície da radiação mais perigosa do sol – é formado.

A Lua não possui um campo magnético hoje, e modelos de seu núcleo sugerem que provavelmente era muito pequeno e não tinha a força convectiva para produzir um campo magnético continuamente forte. Para que um núcleo tenha uma forte agitação convectiva, ele precisa dissipar muito calor. No caso do início da Lua, Evans diz, o manto em torno do núcleo não era muito mais frio do que o próprio núcleo. Como o calor do núcleo não tinha para onde ir, não havia muita convecção no núcleo. Mas este novo estudo mostra como o afundamento de rochas poderia ter fornecido impulsos convectivos intermitentes.
 
A história dessas pedras que afundam começa alguns milhões de anos após a formação da Lua. Muito cedo em sua história, acredita-se que a Lua tenha sido coberta por um oceano de rocha derretida. À medida que o vasto oceano de magma começou a esfriar e solidificar, minerais como olivina e piroxênio que eram mais densos que o magma líquido afundaram no fundo, enquanto minerais menos densos como anortosita flutuaram para formar a crosta. O magma líquido restante era rico em titânio, bem como em elementos produtores de calor como tório, urânio e potássio, por isso demorou um pouco mais para solidificar. Quando essa camada de titânio finalmente cristalizou logo abaixo da crosta, era mais densa do que os minerais que se solidificaram anteriormente abaixo dela. Com o tempo, as formações de titânio afundaram na rocha do manto menos densa por baixo, um processo conhecido como reviravolta gravitacional.

Para este novo estudo, Evans e Tikoo modelaram a dinâmica de como essas formações de titânio teriam afundado, bem como o efeito que poderiam ter quando chegassem ao núcleo da Lua. A análise, que foi baseada na composição atual da Lua e na viscosidade estimada do manto, mostrou que as formações provavelmente se quebrariam em bolhas tão pequenas quanto 60 quilômetros de diâmetro e afundariam intermitentemente ao longo de cerca de um bilhão de anos.

Quando cada uma dessas bolhas finalmente atingiu o fundo, elas teriam dado uma grande sacudida no dínamo do núcleo da Lua, descobriram os pesquisadores. Tendo sido empoleiradas logo abaixo da crosta da Lua, as formações de titânio teriam sido relativamente frias em temperatura – muito mais frias do que a temperatura estimada do núcleo de algo entre 2.600 e 3.800 graus Fahrenheit. Quando as bolhas frias entraram em contato com o núcleo quente após o afundamento, a incompatibilidade de temperatura teria causado um aumento da convecção do núcleo – o suficiente para gerar um campo magnético na superfície da Lua tão forte ou até mais forte que o da Terra.

"Você pode pensar nisso um pouco como uma gota de água batendo em uma frigideira quente", disse Evans. "Você tem algo realmente frio que toca o núcleo, e de repente muito calor pode fluir para fora. Isso faz com que a agitação no núcleo aumente, o que lhe dá esses campos magnéticos intermitentemente fortes ."

Pode ter havido até 100 desses eventos de downwelling ao longo do primeiro bilhão de anos de existência da Lua, dizem os pesquisadores, e cada um poderia ter produzido um forte campo magnético com duração de um século ou mais.

Evans diz que o modelo magnético intermitente não apenas explica a força da assinatura magnética encontrada nas amostras de rochas da Apollo, mas também pelo fato de que as assinaturas magnéticas variam amplamente na coleção Apollo – com algumas com fortes assinaturas magnéticas, enquanto outras não.

“Este modelo é capaz de explicar tanto a intensidade quanto a variabilidade que vemos nas amostras da Apollo – algo que nenhum outro modelo conseguiu fazer”, disse Evans. “Isso também nos dá algumas restrições de tempo no naufrágio deste material de titânio, o que nos dá uma imagem melhor da evolução inicial da Lua”.

A ideia também é bastante testável, diz Evans. Isso implica que deveria ter havido um fundo magnético fraco na Lua que foi pontuado por esses eventos de alta intensidade. Isso deve ser evidente na coleção Apollo. Enquanto as fortes assinaturas magnéticas nas amostras da Apollo se destacaram como um polegar dolorido, ninguém nunca procurou por assinaturas mais fracas, diz Evans.

A presença dessas assinaturas fracas junto com as fortes daria um grande impulso a essa nova ideia, que poderia finalmente acabar com o mistério magnético da Lua.

 

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