Os astronautas da NASA que se tornaram as primeiras pessoas a pousar na superfície da Lua nas décadas de 1960 e 1970 também descobriram uma característica até então desconhecida da Lua –​ afinal, o nosso satélite natural tem atmosfera, embora bastante ténue.

Ao analisar as formas de dois elementos químicos – potássio e rubídio –​ presentes em nove pequenas amostras de solo lunar de cinco missões Apolo, os cientistas determinaram que se formou uma atmosfera lunar e que é mantida principalmente pelos efeitos de meteoritos, grandes e pequenos, que atingem a superfície da Lua.

“Os impactos de meteoritos geram altas temperaturas, que variam de 2000 a 6000 graus Celsius. Essas temperaturas extremas derretem e vaporizam as rochas na superfície lunar, de forma semelhante ao calor que vaporiza a água, liberando átomos na atmosfera”, explicou a cientista planetária Nicole Nie, do Instituto de Tecnologia do Massachusetts (EUA), e principal autora do estudo publicado na última edição da revista Science Advances.

A atmosfera lunar é extremamente fina e tecnicamente classificada como uma exosfera, o que significa que os átomos não colidem uns com os outros porque seu número é muito pequeno, em contraste com a atmosfera espessa e estável da Terra.

“As missões Apolo levaram instrumentos para a superfície lunar que detectaram átomos no ar”, disse Nicole Nie.

Em 2013, a NASA enviou a sonda espacial LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) para orbitar a Lua a fim de estudar sua atmosfera e o ambiente da superfície. Esta missão espacial permitiu identificar dois processos em acção, conhecidos como “intemperismo espacial”: os impactos de meteoritos e um fenómeno chamado “pulverização do vento solar”.

O vento solar refere-se ao fluxo constante de partículas electricamente carregadas do Sol, que permeia o sistema solar. “Os ventos solares transportam partículas carregadas de alta energia, principalmente protões, pelo espaço. Quando essas partículas atingem a Lua, elas transferem sua energia para os átomos da superfície lunar, fazendo com que sejam ejectados da superfície”, disse Nicole Nie.

A LADEE não determinou, no entanto, as contribuições relativas desses dois processos para a atmosfera lunar. O novo estudo veio agora mostrar que os impactos são responsáveis por mais de 70% da sua composição, enquanto a pulverização dita “catódica” do vento solar contribui com menos de 30%.

A Lua tem sido constantemente bombardeada por meteoritos – no início da sua história, sofreu a colisão de grandes meteoritos, que criaram as crateras visíveis na superfície lunar e, mais recentemente, por meteoritos menores, incluindo micrometeoritos do tamanho de poeira.

Alguns dos átomos lançados por esses impactos voam para o espaço. Os restantes permanecem suspensos por cima da superfície lunar, numa atmosfera reabastecida regularmente à medida que mais meteoritos aterram na Lua.

A atmosfera lunar contém principalmente árgon, hélio e néon, além de potássio e rubídio e possivelmente outros elementos em níveis mais baixos. Estende-se desde a superfície da Lua até uma altura de aproximadamente 100 quilómetros. A atmosfera da Terra estende-se aproximadamente até dez quilómetros de altitude.

Do solo para a atmosfera

Em vez de investigar directamente os átomos na atmosfera lunar, os cientistas usaram o solo lunar, chamado “regolito”, como substituto. Com um espectrómetro de massa, examinaram a proporção de diferentes isótopos de potássio e rubídio no solo lunar. Os isótopos são átomos do mesmo elemento químico com massas ligeiramente diferentes devido a números diferentes neutrões, partículas subatómicas. Existem três isótopos de potássio e dois isótopos de rubídio.

“Isto foi possível [este estudo] porque o solo da superfície lunar está a interagir com a exosfera desde a formação da Lua, e os diferentes processos deixam marcas distintas na composição isotópica do solo lunar”, disse o cientista planetário Timo Hopp, do Instituto Max Planck para Investigação do Sistema Solar (na Alemanha), e também autor do estudo.

Após décadas de estudo da Lua, os cientistas ainda estão a aprender sobre alguns de seus processos básicos. “Muitas perguntas importantes sobre a atmosfera lunar continuam sem resposta. Agora podemos responder a algumas dessas perguntas devido aos avanços tecnológicos”, salientou Nicole Nie. “Quando as amostras das missões Apolo chegaram da Lua à Terra na década de 1970, a composição isotópica de potássio e rubídio no solo lunar foi medida usando espectrómetros de massa. No entanto, naquela época, não se observaram diferenças isotópicas. Os espectrómetros de massa actuais oferecem uma precisão muito maior.”