No ano passado, os cientistas deram outra olhada nos dados sísmicos coletados pelas experiências da era Apollo e descobriram que o manto inferior da Lua, a parte próxima ao limite do núcleo, está parcialmente fundido (por exemplo, Apollo Data Retooled to Provide Precise Readings on Moon’s Core, Universe Today, 6 de janeiro de 2011). Suas descobertas sugerem que os 150 km mais baixos do manto contêm entre 5 a 30% de líquido derretido. Na Terra, este derretimento seria suficiente para que se separasse do sólido, subisse e irrompesse na superfície. Nós sabemos que a Lua teve vulcanismo no passado. Então, por que esse derretimento lunar não está em erupção na superfície hoje? Novos estudos experimentais em amostras lunares simuladas podem fornecer as respostas.
Suspeita-se que os magmas lunares atuais sejam muito densos, em comparação com suas rochas circundantes, para subir à superfície. Assim como o óleo sobre a água, os magnas menos densos são flutuantes e irão percolar acima da rocha sólida. Mas, se o magma for demasiado denso, ficará onde está, ou mesmo afundará.
Motivado por esta possibilidade, uma equipa internacional de cientistas, liderada por Mirjam van Kan Parker da Universidade VU de Amesterdão, tem vindo a estudar o carácter dos magmas lunares. As suas descobertas, recentemente publicadas na revista Nature Geoscience, mostram que os magmas lunares têm uma gama de densidades que dependem da sua composição.
Ms van Kan Parker e a sua equipa espremeram e aqueceram amostras fundidas de magma e depois utilizaram técnicas de absorção de raios X para determinar a densidade do material a uma gama de pressões e temperaturas. Seus estudos utilizaram materiais lunares simulados, uma vez que as amostras lunares são consideradas muito valiosas para tais análises destrutivas. Os seus simuladores modelaram a composição dos vidros vulcânicos verdes Apollo 15 (que têm um teor de titânio de 0,23 % de peso) e dos vidros vulcânicos pretos Apollo 14 (que têm um teor de titânio de 16,4 % de peso).
Amostras destes simuladores foram submetidas a pressões de até 1,7 GPa (a pressão atmosférica, na superfície da Terra, é de 101 kPa, ou seja, 20.000 vezes menos do que o que foi alcançado nestes experimentos). No entanto, as pressões no interior lunar são ainda maiores, excedendo 4,5 GPa. Assim, cálculos computadorizados foram realizados para extrapolar a partir dos resultados experimentais.
O trabalho combinado mostra que, às temperaturas e pressões tipicamente encontradas no manto lunar inferior, magmas com baixo teor de titânio (vidros verdes Apollo 15) têm densidades menores do que o material sólido circundante. Isto significa que eles são flutuantes, devem subir à superfície e entrar em erupção. Por outro lado, os magnas com altos teores de titânio (vidros pretos da Apollo 14) têm densidades que são aproximadamente iguais ou maiores do que o material sólido circundante. Não se espera que estes se elevem e entrem em erupção.
Desde que a Lua não tem actividade vulcânica activa, o derretimento actualmente localizado no fundo do manto lunar deve ter uma alta densidade. E, os resultados de Ms van Kan Parker sugerem que este derretimento deve ser feito de magmas de titânio elevados, como aqueles que formaram os óculos pretos Apollo 14.
Esta descoberta é significativa, pois acredita-se que magmas ricos em titânio foram formados a partir de rochas de origem rica em titânio. Estas rochas representam as borras que foram deixadas na base da crosta lunar, depois de todos os minerais plagioclase flutuantes (que compõem a crosta) terem sido espremidos para cima num oceano global de magma. Por serem densas, estas rochas ricas em titânio teriam rapidamente afundado até ao limite do core-mantle num evento de inversão. Tal reviravolta já tinha sido postulada há mais de 15 anos. Agora, estes novos e excitantes resultados fornecem suporte experimental para este modelo.
Espera-se que estas rochas densas e ricas em titânio também tenham muitos elementos radioativos, que tendem a ficar para trás quando outros elementos são preferencialmente absorvidos por cristais minerais. O calor radiogênico resultante da decomposição desses elementos poderia explicar porque partes do manto lunar inferior ainda estão quentes o suficiente para serem fundidas. A Sra. van Kan Parker e a sua equipa especulam ainda mais que este calor radiogénico também pode estar a ajudar a manter o núcleo lunar parcialmente derretido ainda hoje!