Figura 1. Locais de amostras retornadas da Lua. As idades do modelo de depósitos de mares (1) foram baseadas em densidades de crateras superpostas e na cronologia da cratera Neukum (23). A Lua teve um fluxo de impacto muito maior antes que os mares lunares visíveis fossem colocados, mas a história do impacto inicial é amplamente não confirmada. As idades de formação de várias bacias de impacto críticas, como as anotadas na figura, são críticas para avaliar o fluxo de impacto inicial (56). A imagem base é um modelo de relevo sombreado (exagero vertical de 8) com base no modelo de elevação digital global construído usando dados do Lunar Orbiter Laser Altimeter. Crédito: Espaço: Ciência e Tecnologia
Este exame detalhado da cronologia da cratera lunar abrange o desenvolvimento de métodos de datação por meio de análise de amostras, discute o fluxo de impacto histórico na Lua a partir da solidificação do oceano de magma lunar e explora controvérsias na datação e identificação da fonte de impacto. Ele destaca a importância de descobertas recentes como as da missão Chang’e-5 na validação de modelos atuais e descreve futuras prioridades de pesquisa à luz das próximas missões lunares.
Cronologia da Cratera Lunar
Primeiro, os acadêmicos revisaram os pontos de ancoragem existentes e o histórico de construção da cronologia das crateras lunares. Antes do retorno das amostras lunares, a estratificação do lado próximo da Lua era baseada em dados de sensoriamento remoto de telescópios terrestres e orbitadores lunares.
Conforme mostrado na Figura 1, seis missões tripuladas e quatro missões robóticas trouxeram até agora amostras, incluindo basaltos e vidro vulcânico, de diferentes unidades geológicas da Lua. Com base na litologia e na história térmica dessas amostras, técnicas de datação radiométrica determinaram suas idades radiométricas, que são então usadas para interpretar as idades de exposição de unidades geológicas.
No entanto, investigações geológicas de fundo de amostras lunares revelaram incertezas devido a origens pouco claras de amostras e dificuldades em derivar grupos de crateras. A natureza mista do regolito torna a relação geológica entre amostras e unidades geológicas específicas pouco clara.
Crateras de impacto desempenham um papel crucial na estimativa das idades do modelo de unidades geológicas na Lua e outros corpos sólidos no sistema solar. Os estudiosos normalmente ajustam funções matemáticas para estabelecer funções de cronologia de crateras lunares, que preveem as idades do modelo de unidades geológicas na Lua e outros corpos sólidos do sistema solar. Essas previsões são validadas por amostras retornadas de missões de exploração do espaço profundo. Por exemplo, amostras retornadas pela missão Chang’e-5 validaram ainda mais a confiabilidade das técnicas de determinação de idade com base em estatísticas de crateras, apoiando assim o atual modelo popular de cronologia de crateras lunares.
Compreendendo o fluxo de impacto lunar
O artigo então apresentou o principal consenso e as descobertas sobre o fluxo de impacto lunar.
Primeiro, o registro do impacto lunar começou durante a fase de solidificação do oceano de magma lunar. Os primeiros impactos não deixaram registros claros devido à diferenciação contínua do oceano de magma. Depois que o oceano de magma se solidificou principalmente há cerca de 4,46 bilhões de anos, as estruturas de impacto lunar começaram a ser preservadas.
Em segundo lugar, o conteúdo inesperadamente alto de elementos altamente siderófilos (HSEs) no manto lunar sugere que a Lua continuou a ser bombardeada por meteoritos condríticos após a diferenciação do oceano de magma, possivelmente devido a um evento de impacto de folheado tardio.
Terceiro, a comparação das densidades de crateras entre as terras altas lunares e os mares indica que a Lua passou por um evento de bombardeio pesado tardio, com o fluxo de impacto significativamente maior há cerca de 3,8 bilhões de anos em comparação a períodos posteriores. A bacia do Polo Sul-Aitken (SPA), que se acredita ser uma das maiores estruturas de impacto na Lua, possivelmente se formou há cerca de 4,3 bilhões de anos. Isso foi seguido pelo período de bombardeio pesado tardio (LHB) há cerca de 3,8 bilhões de anos, que levou a uma evolução geológica e bioquímica significativa na Lua e nos planetas terrestres.
Por último, desde cerca de 3,8 bilhões de anos atrás, o fluxo de impacto lunar permaneceu relativamente estável, com picos ocasionais, mas sem mudanças significativas na estabilidade geral. Essas descobertas são cruciais para entender a evolução da Lua e dos planetas terrestres.
Figura 5. Fontes semelhantes de impactadores de corpos do Sistema Solar interno, mas diferentes populações de crateras e impactadores antes e depois de ~3,8 Ga. Esta figura é adaptada de Strom et al. (12). (A) SFD de populações de crateras formadas em terrenos mais velhos e mais jovens que 3,8 Ga na Lua e planetas terrestres. (B) SFD de impactadores que formaram a população de crateras no planalto lunar (círculos vermelhos) e nas planícies do norte de Marte (círculo verde aberto). A população de impactadores mais velhos é comparável aos asteroides atuais do cinturão principal, e a população de impactadores mais jovens é comparável aos asteroides próximos à Terra (NEAs). Subaru, SDSS, Spacewatch, IRAS e LINEAR são telescópios para observações de asteroides (12,13). Crédito: Space: Science & Technology
Debatendo o momento dos impactos lunares
Em seguida, o artigo apresentou as principais divergências e o progresso significativo na resolução da controvérsia em torno do fluxo de impacto há cerca de 3,8 bilhões de anos. A incerteza primária no fluxo de impacto lunar surge da incompatibilidade entre as idades radiométricas e as idades do modelo previstas pela cronologia da cratera. Essa incerteza decorre principalmente da calibração imperfeita das idades radiométricas e dos dados estatísticos de produção de crateras, o que é comum para unidades geológicas com mais de aproximadamente 3,92 bilhões de anos, com diâmetros maiores que 300 quilômetros ou menores que cerca de 10 metros.
Além disso, há outros problemas, como as idades isotópicas precisas das amostras retornadas que não indicam claramente sua origem; as origens pouco claras dos eventos iniciais de impacto lunar e da dinâmica orbital; a possibilidade de que o verniz tardio possa ter se formado após a solidificação do oceano de magma lunar, mas sua origem específica permanece incerta; a história inicial do impacto lunar fornece restrições aos estágios finais da formação planetária, potencialmente relacionadas à dinâmica orbital de todo o sistema solar; a relação incerta entre o manto lunar tardio e os eventos de bombardeio pesado tardio, dificultando a atribuição de características geofísicas e geoquímicas iniciais a contextos geológicos específicos.
Conforme mostrado na Figura 5, os grupos de crateras nas terras altas lunares se assemelham aos modernos impactadores de asteroides do cinturão principal, sugerindo que o cinturão principal de asteroides poderia ter sido a fonte primária de impactos na Lua antes de 3,8 bilhões de anos atrás. No entanto, a fonte e a dinâmica dos primeiros impactadores permanecem incertas e exigem mais pesquisas para resolver essas questões.
Direções futuras na pesquisa lunar
Finalmente, os autores resumiram a pesquisa atual e discutiram futuras direções de pesquisa no contexto de retornos planejados de amostras. Embora técnicas como análise de amostras, mapeamento geológico de alta resolução, levantamentos geofísicos e modelagem de dinâmica orbital possam reduzir incertezas relacionadas a origens de amostras pouco claras e desafios na derivação de grupos de crateras, elas não abordaram fundamentalmente a fraca compreensão dos processos iniciais de impacto de meteoritos.
Atualmente, a calibração do fluxo de impacto lunar com base na amostra e na estrutura da cratera continua ilusória. No entanto, nos próximos anos, com as próximas missões de exploração lunar de vários países definidas para retornar mais amostras e dados de sensoriamento remoto, pesquisas futuras priorizarão locais de amostragem com mais de 3,92 bilhões de anos. Essa abordagem visa conectar a evolução planetária e a dinâmica orbital, resolver o histórico de impacto inicial e aprimorar ainda mais a compreensão do fluxo de impacto lunar. Ao projetar novas missões de exploração e estratégias de pesquisa, são esperados avanços na calibração do fluxo de impacto lunar e na elucidação dos processos iniciais de impacto de meteoritos.
Referência: “Impact Flux on the Moon” por Zhiyong Xiao, Kaichang Di, Minggang Xie, Zongyu Yue, Yangting Lin, Yiren Chang, Yichen Wang, Fanglu Luo, Rui Xu e Hanxing Ouyang, 29 de abril de 2024, Espaço: Ciência e Tecnologia.
DOI: 10.34133/espaço.0148
