Cientistas abriram uma rocha lunar e fizeram uma grande descoberta surpreendente.

Uma amostra minúscula da Lua, mantida trancada por mais de 50 anos, acabou revelando um segredo astronómico.

Em grãos de poeira de troilita recolhidos pela Apollo 17 em 1972, cientistas identificaram material que pode ser tão antigo - ou até mais antigo - do que a própria Lua: um vestígio de 4,5 mil milhões de anos do início do Sistema Solar.

"Meu primeiro pensamento foi: 'Caramba, isso não pode estar certo'", diz o cientista planetário James Dottin, da Universidade Brown, nos EUA.

"Então voltámos para conferir se tínhamos feito tudo corretamente - e tínhamos. Estes resultados são simplesmente surpreendentes."

A amostra preservada da Apollo 17 e o que ela guarda

Entre os anos 1960 e o início dos anos 1970, os astronautas do programa Apollo da NASA trouxeram para a Terra um total de 382 quilogramas (842 libras) de material lunar, para que fosse analisado em laboratórios equipados com instrumentos que não existiam na Lua.

Mesmo assim, os pesquisadores da época sabiam que tecnologias futuras superariam - e muito - o que tinham disponível. Por isso, eles selaram parte das rochas e sedimentos, guardando-as para um momento em que métodos mais avançados pudessem extrair mais informação.

Foi exatamente um desses materiais preservados que Dottin e a sua equipa analisaram agora, recorrendo à espectrometria de massa para descobrir a origem do enxofre presente na amostra.

Por que o enxofre e os isótopos importam para a história da Lua

O enxofre é uma peça-chave para reconstituir a evolução geológica de um corpo. Ele pode ligar-se a metais como o ferro, transitar entre o núcleo, o manto e a atmosfera de um planeta, e conservar impressões digitais isotópicas do ambiente em que se formou.

Isótopos são variantes de um elemento químico com diferentes quantidades de neutrões. As proporções entre isótopos dentro de um material mudam conforme o processo que o gerou - como um tipo de código químico - e isso permite aos cientistas rastrear a origem de uma amostra, o mecanismo de formação e a sua idade.

Troilita, enxofre-33 e um padrão que ninguém esperava na amostra da Apollo 17

A amostra do tubo de perfuração da Apollo 17 73001/2 continha fragmentos de troilita, um composto de ferro e enxofre muito comum no espaço.

O objetivo de Dottin e dos colegas era medir as razões isotópicas do enxofre na troilita para esclarecer aspetos da história lunar, com foco especial em grãos que pareciam ter origem vulcânica.

Em parte do material, surgiram níveis ligeiramente mais altos de enxofre-33 - um padrão coerente com desgaseificação vulcânica e alinhado com o que a equipa esperava encontrar em rochas vulcânicas lunares.

Só que outras porções do mesmo conjunto de grãos mostraram o contrário: razões isotópicas chocantemente empobrecidas em enxofre-33.

"Antes disto, pensava-se que o manto lunar tinha a mesma composição isotópica de enxofre que a Terra", explica Dottin.

"Era isso que eu esperava ver ao analisar estas amostras, mas em vez disso observámos valores muito diferentes de qualquer coisa que encontramos na Terra."

O que pode causar a depleção de enxofre-33: ultravioleta, atmosfera fina e antiguidade

Nunca se tinha observado em amostras lunares uma razão isotópica como esta, e há poucas formas de ela se formar. Um grau tão grande de depleção de enxofre-33 aponta para uma interação entre o enxofre e luz ultravioleta numa atmosfera rarefeita - o que abre duas possibilidades, ambas sugerindo que a troilita é muito antiga.

A primeira hipótese é que o enxofre tenha sido gerado na própria Lua, numa fase em que estudos indicam que um oceano de magma cobria a Lua recém-nascida. À medida que esse oceano arrefeceu e cristalizou, o enxofre-33 pode ter evaporado da superfície para a atmosfera primordial da Lua, deixando para trás isótopos mais pesados.

A segunda explicação é ainda mais provocativa. A teoria mais aceite sobre a formação da Lua diz que a Terra jovem foi atingida por um corpo do tamanho de Marte chamado Theia, durante o caos de “pinball” do início do Sistema Solar.

Alguns modelos propõem que os detritos desse impacto permaneceram em órbita da Terra e se juntaram até formar a Lua, enquanto parte de Theia teria afundado e sido incorporada ao interior terrestre.

Mas outra parcela de Theia pode ter ficado associada à Lua. E, segundo os pesquisadores, é plausível que este enxofre lunar fora do comum também tenha tido origem em Theia.

Implicações para o manto lunar e para a hipótese do impacto Terra–Theia

Não dá para afirmar qual cenário é o mais provável, mas ainda assim é possível refletir sobre o que cada um implicaria.

Se este enxofre tiver sido alterado por processos fotoquímicos, isso pode ser um indício de uma antiga troca de materiais entre a superfície lunar e o manto, diz Dottin.

"Na Terra, temos tectónica de placas que faz isso, mas a Lua não tem", afirma Dottin.

"Por isso, a ideia de algum tipo de mecanismo de troca na Lua primitiva é empolgante."

A presença deste enxofre estranho também pode enfraquecer a ideia de que a Lua se juntou a partir da poeira resultante de um impacto entre a Terra e Theia. Se isso tivesse acontecido, o enxofre teria sido distribuído de forma uniforme por todo o manto lunar.

É um tema intenso - e trata-se de apenas uma amostra que ficou guardada num compartimento com hélio desde os anos 1970.

Para resolver o enigma, serão necessárias mais amostras extraterrestres

Ainda assim, não há prejuízo: para decifrar este mistério, provavelmente serão necessários mais materiais vindos do espaço - da Lua, de Marte, talvez até de asteroides. E isso leva tempo para recolher.

Independentemente da origem, estes grãos conservam a assinatura de enxofre mais estranha e mais antiga já encontrada na Lua - um rasto de migalhas que nos conduz de volta à própria formação do Sistema Solar.

A pesquisa foi publicada na JGR Planets.