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A paisagem austera da Lua vista pelos astronautas da Apollo 12 em seu retorno à Terra. Crédito: NASA
O pouso do Chandrayaan-3 na Lua e a subsequente detecção de enxofre impulsionaram a pesquisa do gelo lunar, ajudando NASAplanos para uma estação lunar sustentável. Esses desenvolvimentos destacam a crescente colaboração na exploração espacial.
Construir uma estação espacial na Lua pode parecer algo saído de um filme de ficção científica, mas cada nova missão lunar aproxima essa ideia da realidade. Os cientistas estão se concentrando em potenciais reservatórios de gelo lunar em regiões permanentemente sombreadas, ou PSRs. Estes são fundamentais para a criação de qualquer tipo de infraestrutura lunar sustentável.
No final de agosto de 2023, a Índia Chandrayaan-3 O módulo de pouso pousou na superfície lunar na região polar sul, que os cientistas suspeitam pode abrigar gelo. Este desembarque representou um marco significativo não só para a Índia, mas também para a comunidade científica em geral.
Para cientistas planetários como eumedições de instrumentos a bordo do módulo de pouso Vikram do Chandrayaan-3 e seu pequeno rover de seis rodas Pragyan fornecem uma visão tentadora de perto das partes da Lua com maior probabilidade de conter gelo. Observações anteriores mostraram que o gelo está presente em algumas regiões permanentemente sombreadas, mas as estimativas variam amplamente em relação à quantidade, forma e distribuição destes depósitos de gelo.
Depósitos de gelo polar
Minha equipe no Laboratório de Física Atmosférica e Espacial tem o objetivo de entender de onde veio a água da Lua. Cometas ou asteróides colidindo com a Lua são opçõescomo são atividade vulcânica e vento solar.
Cada um destes eventos deixa uma impressão digital química distinta, por isso, se pudermos ver essas impressões digitais, poderemos rastreá-las até à fonte de água. Por exemplo, o enxofre é esperado em quantidades maiores nos depósitos de gelo lunares se a atividade vulcânica, em vez dos cometas, tiver criado o gelo.
Como água, o enxofre é um elemento “volátil” na Lua, porque na superfície lunar não é muito estável. É facilmente vaporizado e perdido no espaço. Dada a sua natureza temperamental, espera-se que o enxofre se acumule apenas nas partes mais frias da Lua.
Embora o módulo de aterrissagem Vikram não tenha pousado em uma região permanentemente sombreada, ele mediu a temperatura em uma latitude alta ao sul de 69,37°S e foi capaz de identificar enxofre em grãos de solo na superfície lunar. O medição de enxofre é intrigante porque o enxofre pode apontar para a fonte da água da Lua.
Assim, os cientistas podem usar a temperatura como uma forma de descobrir onde podem parar voláteis como estes. As medições de temperatura do Chandrayaan-3 poderão permitir aos cientistas testar modelos de estabilidade volátil e descobrir há quanto tempo o enxofre pode ter-se acumulado no local de aterragem.
Algumas crateras escuras na Lua, indicadas aqui em azul, nunca recebem luz. Os cientistas pensam que algumas destas regiões permanentemente sombreadas podem conter gelo. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
Ferramentas para descoberta
Vikram e Pragyan são os mais novos de uma série de espaçonaves que ajudaram os cientistas a estudar a água na Lua. O Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA foi lançado em 2009 e passou os últimos anos observando a Lua em órbita. Sou co-investigador da LRO e usar seus dados para estudar a distribuição, forma e abundância de água nos pólos lunares.
Tanto o orbitador Chandrayaan-1 da Índia quanto o LRO permitiu que meus colegas e eu usar observações ultravioleta e infravermelha próxima para identificar gelo nas regiões permanentemente sombreadas, medindo as impressões digitais químicas da água. Nós temos gelo de água definitivamente detectado em algumas dessas regiões, dentro das sombras mais frias dos pólos lunares, mas ainda não sabemos ao certo por que o gelo não está mais espalhado.
O rover Pragyan do Chandrayaan-3 viajou 328 pés (100 metros) e mediu a química do solo lunar. Crédito: ISRO
Em Mercúriopor outro lado, as regiões permanentemente sombreadas são praticamente transbordando de gelo. Durante vários anos, os cientistas reconheceram a necessidade de descer à superfície e fazer medições mais detalhadas dos voláteis lunares. Com as suas detecções de enxofre, o módulo de aterragem Vikram deu agora os primeiros passos provisórios como parte de um programa de exploração mais amplo.
Futuras Missões Lunares
A NASA está de olho no pólo sul lunar. Antes da missão Artemis III de enviar astronautas para investigar o gelo na superfície, o programa Commercial Lunar Payloads Services enviará vários módulos de pouso e rovers em busca de gelo, como a missão IM-1 da Intuitive Machines, recentemente lançada.
Enquanto a incerteza envolve o cronograma dos lançamentos do Artemis, a primeira missão tripulada, Ártemis IIestá a caminho de ser lançado no final de 2024 ou início de 2025, com uma trajetória circular passando por trás do outro lado da Lua e de volta à Terra.
O Lunar Compact Infrared Imaging System, do qual sou o investigador principal, é uma câmera infravermelha que fará medições de temperatura e estudará a composição da superfície da Lua.
Chamada de L-CIRiS, esta câmera passou recentemente por sua revisão final antes de ser entregue à NASA, e o instrumento de voo completo estará preparado para ser lançado em um módulo de pouso comercial no final de 2026.
Antes do L-CIRiS, a missão do rover VIPER está prevista para ser lançada no final de 2024 na região lunar do pólo sul, onde transportará instrumentos para procurar gelo em armadilhas micro-frias. Acredita-se que essas pequenas sombras, algumas não maiores que uma moeda de um centavo, contenham uma quantidade significativa de água e sejam mais acessíveis do que os PSRs maiores.
Um objetivo de longo prazo do L-CIRiS e do programa Commercial Lunar Payload Services da NASA é encontrar um local adequado para uma estação lunar sustentável e de longo prazo. Os astronautas poderiam ficar nesta estação, potencialmente semelhante à da estação McMurdo, na Antártica, mas precisaria ser um tanto autossuficiente para ser economicamente viável. Água é extremamente caro para enviar para a Lua, portanto, localizar a estação perto de reservatórios de gelo é uma obrigação.
Um assentamento lunar pode ser semelhante à Estação McMurdo na Antártica. Crédito: Gaelen Marsden/Wikimedia Commons, CC BY-SA
Durante a missão Artemis III, os astronautas da NASA usarão as informações coletadas pelo programa Commercial Lunar Payload Services e outras missões, incluindo Chandrayaan-3, para avaliar os melhores locais para coletar amostras. As medições de temperatura e composição do Chandrayaan-3 e L-CIRiS são como aquelas que serão necessárias para o sucesso do Artemis. A cooperação entre agências espaciais, jovens e velhas, está assim a tornar-se uma característica fundamental de uma presença humana sustentável e a longo prazo na Lua.
Escrito por Paul Hayne, Professor Assistente de Ciências Astrofísicas e Planetárias, Universidade do Colorado Boulder.
Adaptado de artigo publicado originalmente em A conversa.