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A sonda LADEE da NASA acha neônio na tênue atmosfera lunar

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Impressão artística da sonda LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) em órbita da Lua. Créditos: NASA Ames/ Dana Berry

A rarefeita atmosfera lunar contém neônio, um gás frequentemente usado na iluminação publicitária, devido ao seu brilho intenso. Embora os cientistas tenham especulado sobre a presença de neônio na atmosfera lunar há décadas, a sonda espacial LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) [1] confirmou pela primeira vez a sua existência.

Mehdi Benna, membro do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, e da Universidade de Maryland, Baltimore County, EUA, comentou:

A presença de neônio na exosfera da Lua tem sido um assunto de especulação desde as missões Apollo, contudo sem a realização de detecções confiáveis. Ficamos muito satisfeitos por não apenas confirmar a sua presença, mas por mostrar que é relativamente abundante.

Benna é o líder do artigo que descreve as observações do instrumento NMS (Neutral Mass Spectrometer) do LADEE, publicado em 28 de maio de 2015 na revista Geophysical Research Letters.

https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%A9on#/media/File:NeTube.jpg

Tubo de Neônio. Crédito: Pslawinski/wikipedia

Não há neônio suficiente para fazer a Lua brilhar porque a atmosfera da Lua é extremamente rarefeita, cerca de 100 trilhões de vezes menos densa que a atmosfera da Terra no nível do mar. Uma atmosfera densa como a da Terra é relativamente rara no nosso Sistema Solar porque um objeto planetário tem que ser suficientemente massivo para ter gravidade suficiente para mantê-la.

O comportamento de uma atmosfera densa é estabelecido pelas colisões entre os seus átomos e moléculas. No entanto, a atmosfera da Lua é tecnicamente referida como uma exosfera por ser tão fina que os seus átomos raramente colidem. As exosferas são o tipo mais comum de atmosfera no nosso Sistema Solar. Assim sendo, os cientistas estão interessados em aprender mais sobre elas. Segundo Benna:

É muito importante aprender mais sobre a exosfera lunar antes que a exploração humana sustentada a altere substancialmente.

Uma vez que a atmosfera da Lua é muito fina, o escape dos foguetes e a liberação de gases das sondas espaciais podem facilmente mudar sua composição.

A maior parte da exosfera lunar é originada do vento solar, uma corrente de plasma (gás eletricamente carregado) soprada a partir da superfície do Sol para o espaço a milhões de quilômetros por hora. O vento solar é majoritariamente composto de hidrogênio e hélio, mas contém muitos outros elementos em pequenas quantidades, incluindo o neônio. Todos estes elementos impactam a Lua, mas apenas o hélio, o neônio e o argônio são suficientemente voláteis para serem devolvidos de volta ao espaço. Os demais elementos são capturados e permanecem ligados por tempo indeterminado na superfície lunar.

O dispositivo NMS da LADEE confirma que a exosfera lunar é composta principalmente de hélio, argônio e neônio. A sua abundância relativa depende da hora do dia lunar: o argônio atinge o pico ao nascer do Sol, o hélio uma hora depois e o neônio quatros horas depois do Sol surgir. O equipamento NMS realizou medições sistemáticas destes gases durante sete meses, o que permitiu à equipe compreender como é que estes gases são fornecidos à exosfera e como eles são perdidos no espaço.

Embora a maior parte da exosfera lunar tem sido fornecida do vento solar, o NMS mostrou que algum gás tem origem nas rochas lunares. O argônio-40 resulta do decaimento natural do radioativo potássio-40, elemento químico encontrado nas rochas de todos os planetas terrestres como “sobras” da sua formação.

Brenna prosseguiu:

Também ficamos surpresos ao descobrir que o argônio-40 cria uma protuberância local acima de uma parte incomum da superfície lunar, a região que contém o Mare Imbrium (Mar de Chuvas) e o Oceanus Procellarum (Oceano das Tormentas).

Embora a razão para este crescimento local ainda não seja compreendida, Brenna disse:

Não podemos deixar de notar que esta região é o local onde o potássio-40 é mais abundante à superfície. Por isso, pode haver uma ligação entre o argônio atmosférico, o potássio superficial e as fontes interiores profundas.

Um segundo comportamento surpreendente do argônio é que a quantidade global de argônio na exosfera lunar não é constante ao longo do tempo. Pelo contrário, a concentração aumentou e diminuiu em cerca de 25% durante o curso da missão da LADEE. Segundo Benna, esta fonte transiente de argônio pode ser o resultado de uma maior saída do gás a partir da superfície que é acionada pelas forças das marés na Lua.

O NMS também revelou uma fonte inesperada de parte do hélio na exosfera da Lua.

Benna explicou:

Cerca de 20% do hélio é proveniente da própria Lua, provavelmente como resultado do decaimento radioativo do tório e do urânio, também encontrados nas rochas lunares.

Este hélio está sendo produzido a uma taxa equivalente a cerca de sete litros por segundo sob uma pressão atmosférica padrão.

Benna concluiu:

Os dados recolhidos pelo NMS endereçam questões antigas relacionadas com as fontes e depósitos do hélio e argônio exosféricos que permaneciam sem resposta há quatro décadas. Estas descobertas destacam as limitações dos modelos exosféricos atuais e a necessidade de construção de modelos mais sofisticados no futuro.

Nota

[1] Sonda LADEE: Lançada em setembro de 2013, através da Wallops Flight Facility na Virgínia, a sonda espacial LADEE começou a orbitar a Lua no dia 6 de outubro de 2013 e iniciou a obtenção de dados científicos em 10 de novembro de 2013. A sonda entrou na sua órbita científica ao redor da Lua em 20 de novembro de 2013. Em março de 2014, a LADEE teve sua missão estendida depois do sucesso dos seus primeiros 100 dias de operações. O combustível que mantinha a sonda LADEE na órbita lunar científica se esgotou e consequentemente ela foi intencionalmente enviada para cair na superfície lunar, impactando a Lua em 17 de abril de 2014. Nesta fase da missão, a órbita da sonda decaiu naturalmente realizando a etapa científica de baixa altitude final dessa missão.

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Concepção artística da espaçonave Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) orbitando próxima da superfície lunar. Créditos: NASA Ames/Dana Berry

Fontes

Geophysical Research Letters: Variability of helium, neon, and argon in the lunar exosphere as observed by the LADEE NMS instrument

NASA: NASA’s LADEE Spacecraft Finds Neônio in Lunar Atmosphere

._._.

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