Como a Lua acabou onde está?

Cinquenta anos após o homem andar pela primeira vez na Lua, a espécie humana está mais uma vez avançando com as tentativas de aterrissar no satélite da Terra. Só neste ano, a China pousou uma espaçonave robótica no outro lado da Lua, enquanto a Índia está perto de aterrissar um veículo lunar, e Israel continua sua missão de pousar na superfície, apesar do acidente do recente empreendimento. Enquanto isso, a NASA anunciou que quer enviar astronautas para o polo sul da Lua até 2024.

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Mas enquanto essas missões buscam aprofundar nosso conhecimento sobre o satélite, ainda estamos trabalhando para responder a uma questão fundamental sobre isso: como a Lua acabou onde está?

Em 21 de julho de 1969, a tripulação da Apollo 11 instalou o primeiro conjunto de espelhos para refletir os lasers direcionados à Lua a partir da Terra. Os experimentos posteriores realizados usando essas matrizes ajudaram os cientistas a calcular a distância entre a Terra e a Lua nos últimos 50 anos. Agora sabemos que a órbita lunar está ficando maior em 3.8 cm por ano – ela está se afastando da Terra.

Essa distância e o uso de rochas lunares para datar a formação da Lua até 4,51 bilhões de anos atrás são a base para a hipótese gigante do impacto (a teoria de que a Lua se formou a partir de detritos após uma colisão no início da história da Terra). Mas se assumirmos que a recessão lunar sempre foi de 3,8 centímetros/ano, temos que voltar 13 bilhões de anos para encontrar um tempo em que a Terra e a Lua estiveram juntas (para a Lua se formar). Isso é muito tempo atrás – mas o descompasso não é surpreendente, e pode ser explicado pelos antigos continentes e marés do mundo.

Marés e recessão

A distância até a Lua pode estar ligada à história das configurações continentais da Terra. A perda de energia das marés (devido ao atrito entre o oceano em movimento e o fundo do mar) retarda a rotação do planeta, o que força a Lua a se afastar dele – a Lua recua. As marés são largamente controladas pela forma e tamanho das bacias oceânicas da Terra. Quando as placas tectônicas da Terra se movem, a geometria do oceano muda, assim como a maré. Isso afeta o recuo da Lua, por isso parece menor no céu.

Isso significa que, se soubermos como as placas tectônicas da Terra mudaram de posição podemos descobrir onde a Lua estava em relação ao nosso planeta em um determinado ponto no tempo.

Sabemos que a força da maré (e a taxa de recessão) também depende da distância entre a Terra e a Lua. Assim, podemos supor que as marés eram mais fortes quando a Lua era jovem e mais próxima do planeta. Como a Lua recuou rapidamente no início de sua história, as marés se enfraqueceram e a recessão ficou mais lenta.

Os cálculos detalhados que descrevem essa evolução foram primeiramente desenvolvidas por George Darwin, filho do grande Charles Darwin, em 1880. Mas sua fórmula produz o problema oposto quando inserimos nossas figuras modernas. Ele previu que a Terra e a Lua estavam juntas apenas 1,5 bilhão de anos atrás. A fórmula de Darwin só pode ser conciliada com as estimativas modernas da idade e distância da Lua se a taxa de recessão recente típica for reduzida para cerca de um centímetro por ano.

A implicação é que as marés de hoje devem ser anormalmente grandes, causando a taxa de recessão de 3,8 centímetros. A razão para essas grandes marés é que o atual Oceano Atlântico Norte tem exatamente a largura e a profundidade corretas para estar em ressonância com a maré, de modo que o período natural de oscilação é próximo ao da maré, permitindo que elas se tornem muito grandes. Isso é muito parecido com uma criança em um balanço que se movimenta mais alto se for empurrada com o tempo certo.

Mas volte no tempo – alguns milhões de anos é o suficiente – e o Atlântico Norte é suficientemente diferente em forma do que essa ressonância sugere, e assim a taxa de recessão da Lua terá sido mais lenta. Como as placas tectônicas moviam os continentes ao redor, e como a desaceleração da rotação da Terra mudava a duração dos dias e o período das marés, o planeta teria entrado e saído de estados semelhantes de maré forte. Mas nós não sabemos os detalhes das marés durante longos períodos de tempo e, como resultado, não podemos dizer onde a Lua estava no passado distante.

Solução de sedimentos

Uma abordagem promissora para resolver isso é tentar detectar ciclos de Milankovitch a partir de mudanças físicas e químicas em sedimentos antigos. Esses ciclos ocorrem devido a variações na forma e orientação da órbita da Terra e oscilações na orientação do eixo da Terra. Esses produziram ciclos climáticos, como as idades do gelo dos últimos milhões de anos.

A maioria dos ciclos de Milankovitch não muda seus períodos sobre a história da Terra, mas alguns são afetados pela taxa de rotação da Terra e pela distância até a Lua. Se pudermos detectar e quantificar esses períodos específicos, podemos usá-los para estimar a distância do dia e da Terra-Lua no momento em que os sedimentos foram depositados. 

Até agora, isso só foi tentado por um único ponto no passado distante. Os sedimentos da China sugerem que, há 1,4 bilhão de anos, a distância entre a Terra e a Lua foi de 341.000 km (a distância atual é de 384.000 km).

Agora, pretendemos repetir esses cálculos para sedimentos em centenas de locais estabelecidos em diferentes períodos de tempo. Isso fornecerá um registro robusto e quase contínuo da recessão lunar nos últimos bilhões de anos e nos dará uma melhor avaliação de como as marés mudaram no passado. Juntos, esses estudos interrelacionados produzirão uma imagem consistente de como o sistema Terra-Lua evoluiu ao longo do tempo.

Mattias Green, estudioso em Oceanografia Física na Bangor University e David Waltham, Professor de Geofísica na Royal Holloway.

Este artigo foi republicado em The Conversation, Leia o artigo original e em inglês aqui .