Crédito: Universidade do Havaí em Manoa
Pela primeira vez, um estudo interdisciplinar mostrou evidências químicas, físicas e materiais para a formação de água na lua. Duas equipes da Universidade do Havaí em Mānoa colaboraram no projeto: químicos físicos do Laboratório de Pesquisa WM Keck do Departamento de Química do UH Mānoa em Astroquímica e cientistas planetários do Instituto de Geofísica e Planetologia do Havaí (HIGP).
Embora recentes descobertas por espaçonaves em órbita, como o Lunar Prospector e o terrestre Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, sugiram a existência de gelo nos pólos da Lua , a origem dessa água permaneceu incerta. A água lunar representa um dos principais requisitos para a colonização permanente da Lua como matéria-prima para geração de combustível e energia (hidrogênio, oxigênio) e também como "água potável".
A pesquisa inovadora é delineada em "Untangling the formation and liberation of water in the lunar regolith ", da autoria do colega de pós-doutorado Cheng Zhu e colaboradores do UH Manoa nos Proceedings of National Academy of Sciences .
O professor de Química Ralf I. Kaiser e Jeffrey Gillis-Davis, do HIGP, projetaram os experimentos para testar a sinergia entre os prótons de hidrogênio do vento solar , minerais lunares e impactos de micrometeoritos. Zhu irradiava amostras de olivina, um mineral seco que serve como substituto do material lunar, com íons deutério como um proxy para os prótons solares.
A água e seus precursores foram armazenados em silicatos lunares e liberados na fase gasosa pelo impacto de (micro) meteoritos. Crédito: Moléculas e dados cortesia de Cheng Zhu e Ralf I. Kaiser; imagem de fundo cortesia da NASA / Goddard / Conceptual Image Lab.
Deutério irradiado apenas "experimentos não revelaram nenhum traço de formação de água, mesmo depois de aumentar a temperatura para temperaturas diurnas de latitude média de latitude", explicou Zhu. "Mas quando aquecemos a amostra, detectamos o deutério molecular, sugerindo que o deutério - ou hidrogênio - implantado a partir do vento solar pode ser armazenado na rocha lunar".
Kaiser acrescentou: "Portanto, outra fonte de alta energia pode ser necessária para desencadear a formação de água dentro dos minerais da Lua, seguida de sua liberação como um gás que pode ser detectado".
O segundo conjunto de experimentos de irradiação de deutério foi seguido por aquecimento a laser para simular os efeitos térmicos dos impactos de micrometeoritos. Uma explosão de íons com proporções de massa para carga correspondentes à da água pesada ionizada foi observada na fase gasosa durante os pulsos de laser. "A água continuou a ser produzida durante os pulsos de laser depois que a temperatura foi aumentada, sugerindo que a olivina estava armazenando precursores de água pesada que foram liberados pelo aquecimento a laser", disse Zhu.
Para visualizar esses processos e interpretar o impacto mais amplo sobre a Lua e outros corpos, Hope Ishii e John Bradley, do HIGP, usaram microscopia eletrônica de varredura de feixe de íons focalizada e eletrônica de transmissão no Centro Avançado de Microscopia Eletrônica. Eles observaram poços de superfície de tamanho submicrométrico, alguns parcialmente cobertos por tampas, sugerindo que o vapor de água se acumula sob a superfície das vesículas até que elas estouram, liberando água dos silicatos lunares com o impacto de micrometeoritos.
"No geral, este estudo avança nossa compreensão sobre a origem da água detectada na Lua e outros corpos sem ar em nosso sistema solar, como Mercúrio e asteróides, e fornece, pela primeira vez, um mecanismo cientificamente sólido e comprovado de formação de água ". Jeffrey Gillis-Davis, do HIGP, concluiu.
Mais informações: Cheng Zhu et al. Desembaraçar a formação e liberação de água no regolito lunar, Proceedings of National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073 / pnas.1819600116
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