Missão Chandrayaan-3: Revelações Inéditas Sobre o Gelo na Lua

Algumas crateras escuras na Lua, indicadas aqui em azul, nunca recebem luz.
Os cientistas acham que algumas dessas regiões permanentemente sombreadas podem conter gelo.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

A busca está em andamento por potenciais reservatórios de gelo em regiões permanentemente sombreadas da Lua.

Construir uma estação espacial na Lua pode parecer algo saído de um filme de ficção científica, mas cada nova missão lunar está trazendo essa ideia mais perto da realidade. Os cientistas estão focados em possíveis 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 sonda indiana Chandrayaan-3 pousou na superfície lunar na região do polo sul, que os cientistas suspeitam poder abrigar gelo. Este pouso marcou um marco significativo não apenas para a Índia, mas para a comunidade científica em geral.

Para cientistas planetários como eu, as medições dos instrumentos a bordo do módulo de pouso Vikram da Chandrayaan-3 e seu pequeno rover de seis rodas, Pragyan, fornecem um vislumbre tentador das partes da Lua mais propensas a conter gelo. Observações anteriores já mostraram a presença de gelo em algumas regiões permanentemente sombreadas, mas as estimativas variam amplamente quanto à quantidade, forma e distribuição desses depósitos de gelo.

Depósitos de gelo polar

Minha equipe no Laboratório de Física Atmosférica e Espacial tem como objetivo entender de onde veio a água na Lua. Cometas ou asteroides colidindo com a Lua são opções, assim como a atividade vulcânica e o vento solar.

Cada um desses eventos deixa para trás uma impressão digital química distinta, então, se pudermos ver essas impressões digitais, poderemos rastrear a origem da água. Por exemplo, espera-se que haja maiores quantidades de enxofre nos depósitos de gelo lunar se a atividade vulcânica, em vez de cometas, for a fonte do gelo.

Como a água, o enxofre é um elemento "volátil" na Lua, porque na superfície lunar ele não é muito estável. Ele é facilmente vaporizado e perdido para o espaço. Dada a sua natureza temperamental, espera-se que o enxofre se acumule apenas nas partes mais frias da Lua.

Embora o módulo Vikram não tenha pousado em uma região permanentemente sombreada, ele mediu a temperatura em uma alta latitude sul de 69,37°S e foi capaz de identificar enxofre em grãos de solo na superfície lunar. A medição de enxofre é intrigante porque o enxofre pode apontar para a origem da água na Lua.

Assim, os cientistas podem usar a temperatura como uma maneira de encontrar onde voláteis como esses podem acabar. As medições de temperatura da Chandrayaan-3 podem permitir que os cientistas testem modelos de estabilidade de voláteis e descubram como recentemente o enxofre pode ter se acumulado no local de pouso.

Ferramentas para descoberta

Vikram e Pragyan são os mais novos em uma série de espaçonaves que ajudaram os cientistas a estudar a água na Lua. O Orbitador de Reconhecimento Lunar da NASA foi lançado em 2009 e passou os últimos anos observando a Lua a partir da órbita. Eu sou um co-investigador no LRO e uso seus dados para estudar a distribuição, forma e abundância de água nos polos lunares.

Tanto o orbitador Chandrayaan-1 da Índia quanto o LRO permitiram que meus colegas e eu usássemos observações em ultravioleta e infravermelho próximo para identificar gelo nas regiões permanentemente sombreadas, medindo as impressões digitais químicas da água. Detectamos definitivamente gelo de água em algumas dessas regiões dentro das sombras mais frias nos polos lunares, mas ainda não sabemos por que o gelo não é mais disseminado.

O rover Pragyan de Chandrayaan-3 viajou 328 pés (100 metros) e mediu a química do solo lunar.

Em Mercúrio, por outro lado, as regiões permanentemente sombreadas estão praticamente transbordando de gelo. Há vários anos, os cientistas reconhecem a necessidade de descer à superfície e fazer medições mais detalhadas dos voláteis lunares. Com suas detecções de enxofre, o módulo Vikram deu agora os primeiros passos tentativos como parte de um programa de exploração maior.

Futuras missões lunares

A NASA está com os olhos voltados para o polo sul lunar. Preparando-se para a missão Artemis III, que enviará astronautas para investigar o gelo na superfície, o programa de Serviços Comerciais de Carga Lunar enviará vários módulos de pouso e rovers para buscar gelo a partir do final de 2023.

Embora haja incerteza em torno do cronograma de lançamentos de Artemis, a primeira missão tripulada, Artemis II, está programada para um lançamento no final de 2024 ou início de 2025, com uma trajetória que passa atrás do lado distante da Lua e retorna à Terra.

O Sistema Compacto de Imagem Infravermelha Lunar, do qual sou o principal investigador, é uma câmera infravermelha que fará medições de temperatura e estudará a composição da superfície da Lua.

Apelidada de L-CIRiS, esta câmera passou recentemente por sua revisão final antes da entrega à NASA, e o instrumento de voo completo será preparado para lançamento em um módulo de pouso comercial no final de 2026.

Antes do L-CIRiS, a missão do rover VIPER está planejada para ser lançada no final de 2024 para a região do polo sul lunar, onde levará instrumentos para buscar gelo em microarmadilhas frias. Estas pequenas sombras, algumas não maiores que uma moeda de um centavo, são hipotetizadas para conter uma quantidade significativa de água e são mais acessíveis do que as PSRs maiores.

Um objetivo de longo prazo do L-CIRiS e do programa de Serviços Comerciais de Carga Lunar da NASA é encontrar um lugar adequado para uma estação lunar sustentável e de longo prazo. Os astronautas poderiam ficar nesta estação, potencialmente semelhante à estação McMurdo na Antártida, mas ela precisaria ser relativamente autossuficiente para ser economicamente viável. A água é extremamente cara para enviar à Lua, portanto, localizar a estação perto de reservatórios de gelo é uma necessidade.

Durante a missão Artemis III, os astronautas da NASA usarão as informações reunidas pelo programa de Serviços Comerciais de Carga Lunar e outras missões, incluindo a Chandrayaan-3, para avaliar os melhores locais para coletar amostras. As medições de temperatura e composição da Chandrayaan-3 e do L-CIRiS são semelhantes às que serão necessárias para o sucesso de Artemis. Assim, a cooperação entre agências espaciais jovens e antigas está se tornando uma característica chave de uma presença humana sustentável e de longo prazo na Lua.

Este artigo foi republicado a partir de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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