Ao estudar as amostras lunares recuperadas pela missão Chang'e-5, os cientistas chineses descobriram que os grãos do solo lunar retêm mais água implantada pelo vento solar na região de latitude média do que se pensava anteriormente.
Com base nessa descoberta, os cientistas preveem que há uma grande quantidade de recursos hídricos disponíveis para utilização na região de alta latitude da Lua.
Os cientistas tinham descoberto previamente a presença de água na superfície da Lua. Eles acreditavam que a implantação do vento solar, a desgaseificação vulcânica e os impactos de asteroides/cometas provavelmente seriam importantes fontes de água superficial na Lua.
Mas como a água chega e permanece na Lua? Quanta água há no solo lunar? Como a água é distribuída espacialmente? Um estudo das amostras do solo lunar retornadas pela missão chinesa Chang'e-5 lançou uma nova luz sobre essas questões.
A equipe de pesquisa, liderada conjuntamente pelos cientistas do Centro Nacional de Ciências Espaciais (CNCE) e do Instituto de Geologia e Geofísica (IGG), ambos sob a Academia Chinesa de Ciências (ACC), publicou as novas descobertas na terça-feira, na última edição da revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Lin Yangting, pesquisador do IGG que liderou o estudo, explicou que a água a que eles se referem não é a água no sentido usual, mas a água estrutural encontrada nos grãos do solo. Como o hidrogênio é um dos principais componentes da água, a sua concentração é geralmente usada para expressar o conteúdo de água.
A equipe de pesquisa selecionou 17 grãos do solo lunar, incluindo olivina, piroxena, plagioclásio e vidro, das amostras da Chang'e-5, e realizou análises experimentais do conteúdo de hidrogênio e isótopos usando uma técnica recém-desenvolvida de definição de perfil em um espectrômetro de massa de íons secundários em nanoescala.
Os cientistas descobriram que o teor médio de água na zona mais alta de 0,1 mícron dos grãos lunares é de 0,7%, bastante alto para minerais não aquosos. Eles provaram em seguida através das proporções deutério-hidrogênio que a água na superfície lunar era derivada exclusivamente do vento solar.
"Os íons de hidrogênio emitidos pelo Sol atingem a uma velocidade média de 450 quilômetros por segundo e chegam à superfície dos grãos do solo lunar como balas", disse Tian Hengci, co-primeiro autor do artigo, professor associado do IGG.
Com base na análise de experimentos de aquecimento, a equipe de pesquisa realizou as simulações sobre a preservação do hidrogênio em solos lunares a diferentes temperaturas, e os resultados mostraram que a água originada do vento solar poderia ser bem preservada nas regiões de latitude média e alta da superfície lunar.
Anteriormente, os cientistas não podiam usar as amostras recolhidas para estudar a possível influência da latitude no conteúdo de água na superfície lunar, pois as amostras lunares coletadas pelas missões Apollo, dos Estados Unidos, e pelas missões Luna, da União Soviética, eram todas das áreas de baixa latitude da Lua.
A missão chinesa Chang'e-5 coletou com sucesso 1.731 gramas de amostras lunares no final de 2020. A sonda pousou a 43,06 graus de latitude norte da Lua, mais alta do que as latitudes dos locais de pouso das missões Apollo e Luna. Além disso, a idade de cristalização do basalto na área de pouso da Chang'e-5 tem cerca de 2 bilhões de anos, muito mais jovem do que as áreas de amostragem das missões Apollo e Luna.
"As amostras da Chang'e-5 nos proporcionaram a oportunidade de estudar a evolução do vento solar e a implantação e migração de água na superfície lunar", disse Xu Yuchen, co-primeiro autor do artigo do CNCE.
A equipe de pesquisa construiu um modelo de equilíbrio dinâmico entre a implantação de hidrogênio pelo vento solar e a perda de difusão por aquecimento, com base nos resultados da análise das amostras da Chang'e-5 e nos dados experimentais das amostras da Apollo.
O modelo previu que os grãos lunares na região de alta latitude contêm mais água fornecida pelo vento solar em suas bordas. A zona mais alta de 0,1 mícron dos grãos lunares poderia conter até 8,5% de água em termos de peso. E se os solos lunares forem classificados por tamanho de partícula, o teor de água nas partículas com menos de 2 mícrons pode chegar a 2% em peso.
"Esta descoberta é de grande importância para a futura utilização dos recursos hídricos na Lua. A China planeja construir uma estação de pesquisa científica na região polar sul da Lua. Nossa pesquisa mostra que a região polar sul da Lua pode ter mais água do que se pensava anteriormente. E é relativamente fácil explorar e usar a água contida no solo lunar através da classificação e aquecimento de tamanho de partículas", disse Lin.
