Desde a era Apollo, os cientistas sabem que a Lua tinha algum tipo de campo magnético no passado, mas não tem um agora. Novos estudos com amostras lunares da Apollo respondem a algumas dessas perguntas, mas também criam muito mais perguntas a serem respondidas.
As amostras lunares retornadas pelas missões Apollo mostram evidências de magnetização. As rochas são magnetizadas quando são aquecidas e depois resfriadas em um campo magnético. À medida que esfriam abaixo da temperatura do Curie (cerca de 800 graus C, dependendo do material), as partículas metálicas na rocha se alinham ao longo dos campos magnéticos do ambiente e congelam nessa posição, produzindo uma magnetização remanescente.
Essa magnetização também pode ser medida a partir do espaço. Estudos de satélites em órbita mostram que a magnetização da Lua se estende muito além das regiões amostradas pelos astronautas da Apollo. Toda essa magnetização significa que a Lua deve ter tido um campo magnético em algum momento de sua história inicial.
A maioria dos campos magnéticos que conhecemos no Sistema Solar são gerados por um dínamo. Basicamente, isso envolve a convecção em um núcleo líquido metálico, que efetivamente move os elétrons dos átomos de metal, criando uma corrente elétrica. Essa corrente então induz um campo magnético. Pensa-se que a própria convecção seja conduzida pelo resfriamento. À medida que o núcleo externo esfria, as porções mais frias afundam no interior e permitem que as seções interiores mais quentes se movam para fora em direção ao exterior.
Como a Lua é muito pequena, espera-se que um dínamo magnético que é impulsionado pelo resfriamento convectivo tenha parado algum tempo cerca de 4,2 bilhões de anos atrás. Portanto, evidências de magnetização após esse período precisariam 1) de uma fonte de energia diferente do resfriamento para conduzir o movimento de um núcleo líquido ou 2) de um mecanismo completamente diferente para criar campos magnéticos.
Experiências de laboratório sugeriram um método alternativo. Grandes impactos na formação de bacias poderiam produzir campos magnéticos de vida curta na Lua, que seriam registrados nos materiais quentes ejetados durante o evento de impacto. De fato, algumas observações de magnetização estão localizadas no lado oposto da Lua (o antípoda) de grandes bacias.
Então, como você pode saber se a magnetização em uma rocha foi formada por um dínamo central ou um evento de impacto? Bem, os campos magnéticos induzidos por impacto duram apenas cerca de 1 dia. Se uma rocha resfriasse muito lentamente, ela não registraria um campo magnético de curta duração; portanto, qualquer magnetismo retido deve ter sido produzido por um dínamo. Além disso, rochas envolvidas em impactos mostram evidências de choque em seus minerais.
Uma amostra lunar, número 76535, que mostra evidências de resfriamento lento e sem efeitos de choque, possui uma magnetização remanescente distinta. Isso, junto com a idade da amostra, sugere que a Lua tinha um núcleo líquido e um campo magnético gerado por dínamo há 4,2 bilhões de anos atrás. Esse dínamo central é consistente com o resfriamento por convecção. Mas e se houver amostras mais jovens?
Novos estudos publicados recentemente na Science por Erin Shea e seus colegas sugerem que esse pode ser o caso. Shea, uma estudante de pós-graduação do MIT, e sua equipe estudaram a amostra 10020, um basalto de égua de 3,7 bilhões de anos trazido de volta pelos astronautas da Apollo 11. Eles demonstraram que a amostra 10020 não mostra evidência de choque em seus minerais. Eles estimaram que a amostra levou mais de 12 dias para esfriar, o que é muito mais lento que a vida útil de um campo magnético induzido por impacto. E eles descobriram que a amostra é fortemente magnetizada.
De seus estudos, Shea e seus colegas concluem que a Lua tinha um forte dínamo magnético e, portanto, um núcleo metálico em movimento, cerca de 3,7 bilhões de anos atrás. Isso ocorre bem depois do tempo em que um dínamo de refrigeração convectivo seria desligado. Não está claro, no entanto, se o dínamo estava continuamente ativo desde 4,2 bilhões de anos atrás, ou se o mecanismo que movia o núcleo líquido era o mesmo em 4,2 e 3,8 bilhões de anos. Então, de que outras maneiras existem para manter um núcleo líquido em movimento?
Estudos recentes de uma equipe de cientistas franceses e belgas, liderados pelo Dr. Le Bars, sugerem que grandes impactos podem desbloquear a Lua de sua rotação síncrona com a Terra. Isso criaria marés no núcleo líquido, bem como os oceanos da Terra. Essas marés centrais causariam distorções significativas na fronteira núcleo-manto, o que poderia direcionar fluxos de larga escala no núcleo, criando um dínamo.
Em outro estudo recente, Dwyer e colegas sugeriram que a precessão do eixo de rotação lunar poderia agitar o núcleo líquido. A proximidade da Lua adiantada com a Terra teria feito o eixo de rotação da Lua oscilar. Essa precessão causaria diferentes movimentos no núcleo líquido e sobrepor o manto sólido, produzindo uma agitação mecânica de longa duração (mais de 1 bilhão de anos) do núcleo. Dwyer e sua equipe estimam que esse dínamo seria desligado naturalmente cerca de 2,7 bilhões de anos atrás, à medida que a Lua se afastava da Terra ao longo do tempo, diminuindo sua influência gravitacional.
Infelizmente, o campo magnético sugerido pelo estudo da amostra 10020 não se encaixa em nenhuma dessas possibilidades. Ambos os modelos forneceriam campos magnéticos fracos demais para produzir a forte magnetização observada na amostra 10020. Outro método para mobilizar o núcleo líquido da Lua precisará ser encontrado para explicar essas novas descobertas.
Fontes:
Um dínamo nuclear lunar de longa duração. Shea et ai. Science 27, janeiro de 2012, 453-456. doi: 10.1126 / science.1215359.
Dínamo lunar de longa duração acionado por agitação mecânica contínua. Le Bars et al. Nature 479, novembro de 2011, 212-214. doi: 10.1038 / nature10564.
Um dínamo de impacto para o início da Lua. Dwyer et al. Nature 479, novembro de 2011, 215-218. doi: 10.1038 / nature10565.
