Sondas GRAIL completam o melhor mapa gravitacional da Lua de sempre

Mapa do campo gravitacional da Lua medido pela missão GRAIL.
Crédito: NASA/ARC/MIT.

Foram divulgados na semana passada na revista Science os primeiros resultados científicos da missão Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL). Em órbita lunar desde o início do ano, as duas sondas gémeas Ebb e Flow reuniram um conjunto de dados que disponibilizam uma visão sem precedentes da estrutura e composição interna da Lua, bem como o mais detalhado mapa gravitacional de qualquer objecto do Sistema Solar, incluindo a Terra.
Para criarem este novo mapa, as duas sondas tiveram de trocar sinais de rádio entre si durante toda a missão, com o propósito de medirem com rigor variações na distância que as separava enquanto orbitavam a Lua em perfeita formação, a apenas 55 quilómetros de altitude. À medida que sobrevoavam áreas com ligeiras variações gravitacionais associadas à presença de montanhas, crateras ou concentrações de massa subsuperficiais, as duas sondas iam sofrendo infímas perturbações na sua velocidade, medidas com uma precisão na ordem dos 55 nm.s^-1 (o equivalente a 1/20.000 da velocidade de um caracol). Usando este método, os investigadores da missão conseguiram mapear uma variedade de antigas estruturas subsuperficiais, algumas delas nunca antes observadas.

Representação artística das sondas Ebb e Flow sobrevoando a Lua.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/MIT.

O novo mapa mostra que o campo gravitacional da Lua preserva o registo dos violentos impactos que assolaram a superfície lunar ao longo da sua história, e revela evidências da presença de fracturas no seu interior, que se estendem até às regiões mais profundas da crusta e, possivelmente, até ao manto.
A equipa de investigadores da missão usou gradientes do campo magnético para evidenciar populações de anomalias gravitacionais lineares com comprimentos na ordem das centenas de quilómetros. Estas anomalias são interpretadas como assinaturas da presença de intrusões subsuperficiais de magma solidificado de formação anterior ao Grande Bombardeamento Tardio, período em que se formaram a maioria das grandes bacias de impacto lunares. A distribuição, orientação e dimensões destas estruturas sugerem a ocorrência de uma distensão global da crusta lunar quando a Lua era ainda um corpo jovem. Este fenómeno terá sido consequência de um aumento do seu diâmetro em cerca de 1,2 a 9,8 quilómetros, o que é consistente com as previsões dos actuais modelos de evolução térmica.

Mapa dos gradientes gravitacionais da Lua calculados pela missão GRAIL (o azul e o vermelho correspondem aos gradientes extremos).
Crédito: NASA/JPL-Caltech/CSM.

Os dados obtidos pelas duas sondas mostram, ainda, que a densidade da crusta nas terras altas da Lua é de apenas 2,550 g.cm^-3,um valor substancialmente inferior ao que era assumido anteriormente. Este valor está, no entanto, em concordância com os dados obtidos pelas últimas missões Apollo no início dos anos 70, uma clara indicação de que as amostras lunares recolhidas pelos astronautas americanos são representativas de processos globais.

Mapa da densidade da crusta nas terras altas dos dois hemisférios da Lua, construído com dados da gravidade lunar obtidos pela missão GRAIL e com dados topográficos da Lunar Reconnaissance Orbiter.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/IPGP.

A partir dos resultados da densidade da crusta lunar, os cientistas da missão descobriram que a espessura média da crusta se encontra entre os 34 e os 43 quilómetros, ou seja, menos 10 a 20 quilómetros que o determinado em anteriores modelos da estrutura interna da Lua. Estas dimensões médias mostram que a composição elementar da Lua é semelhante à da Terra, o que suporta os modelos que explicam a génese da Lua a partir de um impacto catastrófico na Terra, no primórdios da formação do Sistema Solar.

Mapa da espessura da crusta lunar deduzido a partir de dados da gravidade lunar obtidos pela missão GRAIL e de dados topográficos da missão Lunar Reconnaissance Orbiter.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/MIT/GSFC.

Estes resultados dizem respeito apenas à missão primária das GRAIL, concluída em Maio passado. Neste momento, as duas sondas encontram-se a apenas 11 quilómetros de altitude da superfície lunar, em plena fase final da missão prolongada, missão que deverá produzir um conjunto de dados com uma melhor resolução.
Podem ler mais sobre estes resultados aqui, aqui e aqui.