Descubra o mistério por trás da substância vítrea encontrada no solo lunar da missão Chang’e 5 e sua importância para a pesquisa espacial.
Quando fazemos referência ao vidro, frequentemente associamos a belas janelas que vão do chão ao teto, artesanato em vidro colorido e telas eletrônicas presentes em todos os lugares. Na realidade, o vidro não é apenas um material importante produzido pelo ser humano, mas também uma substância natural presente em abundância na natureza.
Mesmo na superfície desolada e estéril da lua, há uma presença significativa de substâncias vítreas resultantes de erupções vulcânicas, movimentos geológicos, impactos de meteoritos e outras atividades. Muitos vidros lunares podem permanecer estáveis por centenas de milhões de anos.
Eles não apenas conservam antigos materiais lunares, como o âmbar preservado na Terra, mas também registram informações ambientais no momento de sua formação, assemelhando-se a um quadro de fotografias instantâneas que documentam a evolução lunar ao longo de centenas de milhões de anos. Essas informações de suma importância sobre a evolução histórica representam um material relevante para a exploração dos mistérios da lua.
A missão Chang’e-5, realizou a primeira coleta de amostras de objetos extraterrestres e obteve êxito ao retornar com amostras de solo lunar das camadas mais jovens, em uma latitude até então inédita. Essa conquista representa um marco significativo, fornecendo uma base sólida para a compreensão da origem e evolução da Lua, assim como da superfície lunar e do ambiente espacial.
"Além disso, a missão impulsionou o avanço da utilização in situ dos recursos lunares. Essa realização proporcionou uma excelente oportunidade e disponibilizou amostras valiosas para a pesquisa de substâncias vítreas de origem extraterrestre.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo acadêmico Wang Weihua, do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências e do Centro Nacional de Pesquisa de Física da Matéria Condensada de Pequim, realizou uma investigação científica sistemática dos materiais presentes nas amostras de solo lunar coletadas pela missão Chang’e-5, com ênfase na perspectiva singular do vidro.
O pesquisador Bai Haiyang, o pesquisador associado Shen Laiquan, o pesquisador de pós-doutorado Zhao Rui, o estudante de doutorado Chang Chao e o pesquisador associado Xiao Dongdong, pertencentes ao Departamento de Pesquisa Huairou, conduziram uma análise minuciosa da morfologia, composição, microestrutura e mecanismo de formação de materiais vítreos/amorfos encontrados no solo lunar.
Durante essa pesquisa, foram identificados diversos tipos e origens de materiais vítreos lunares, resultando na construção de um catálogo classificatório de fases amorfas e vidro presente no solo lunar.
Além disso, foram reveladas as características do ambiente espacial da superfície lunar nos locais de coleta das amostras, bem como seus efeitos de transformação nos materiais lunares, tendo como ponto de partida a formação do vidro.
A pesquisa sobre materiais vítreos presentes no solo lunar também estabeleceu uma base sólida para a compreensão da composição do material lunar e da evolução espaço-temporal da superfície lunar. Ao mesmo tempo, essa pesquisa proporcionou uma base científica para o processamento e fabricação in situ de materiais vítreos e dispositivos baseados nos recursos disponíveis no solo lunar.
A equipe de pesquisa identificou múltiplos processos de transformação de sólido, líquido e gás envolvidos na formação de vidro na superfície lunar.
Os impactos frequentes de meteoritos e micrometeoritos na superfície da Lua resultaram na fusão e resfriamento rápido de minerais, levando à formação de diversas variedades de substâncias vítreas. Essas variedades incluem esferas de vidro com diferentes formas (esféricas, elipsoidais, em forma de halteres, entre outras), cimentos com estrutura porosa e formas pulverizadas por meio de processos de pulverização catódica.
Esses materiais vítreos resultantes de impactos lunares registram uma variedade de eventos de impacto em diferentes escalas, abrangendo desde quilômetros até nanômetros, na superfície da Lua. A morfologia do vidro solidificado associado a esses eventos depende da viscosidade do líquido precursor do vidro, que é influenciada principalmente pela temperatura do impacto do meteorito.
Essa temperatura pode determinar a intensidade do impacto e, por conseguinte, afetar a formação do vidro. Além do vidro formado por resfriamento após fusão, também é observada uma camada amorfa em nanoescala na superfície das partículas do solo lunar.
Análises estruturais e composicionais precisas revelam duas origens distintas para essas camadas nanoamorfas: a primeira é o dano por radiação resultante da injeção de partículas provenientes do vento solar, o qual converte uma estrutura cristalina em um estado vítreo; a segunda origem é a deposição de vapor e evaporação térmica, que ocorre quando um filme amorfo é formado na superfície das partículas minerais devido à deposição de vapor.
A amplamente distribuída camada amorfa depositada por vapor descoberta neste estudo esclarece a controvérsia atual em relação à existência de uma camada sedimentar na superfície dos grãos do solo lunar coletados pela missão Chang’e-5.
A formação desses materiais vítreos, resultantes de processos como resfriamento por fusão, deposição de vapor e irradiação iônica, reproduz a interação entre a superfície lunar e o ambiente espacial. Esses achados são de extrema importância para a compreensão da formação e evolução do regolito lunar.
É importante destacar que o material vítreo encontrado no solo lunar da missão Chang’e-5 apresenta algumas características significativamente distintas em relação ao solo lunar coletado pela missão Apollo.
Em primeiro lugar, a equipe de pesquisa identificou, pela primeira vez, a presença de fibras de vidro de ocorrência natural no solo lunar da Chang’e-5. Essas fibras de vidro possuem uma proporção extremamente alta e são formadas por meio de termoformação de um líquido viscoso durante o impacto, semelhante aos filamentos amorfos obtidos por desenho a quente em laboratório.
Em comparação com as esferas de vidro de baixa proporção, as fibras de vidro formadas a partir de líquido possuem uma viscosidade mais elevada, o que indica que a temperatura e a taxa de impacto correspondentes são mais baixas, refletindo eventos de micro-impacto mais suaves na superfície lunar.
Essas fibras naturais de vidro são evidências concretas da capacidade do solo lunar em formar vidro, além de apresentarem características excepcionais para processamento e moldagem. Essa descoberta reforça a viabilidade de utilizar o solo lunar para o processamento e produção de materiais de construção em vidro na superfície da Lua.
Essa aplicação tem um potencial significativo e fornecerá um suporte fundamental para a construção de futuras bases lunares.
Além disso, a equipe de pesquisa identificou que a camada amorfa nano-depositada na superfície do solo lunar coletado pela missão Chang’e-5 é significativamente mais fina em comparação com as amostras de solo lunar da missão Apollo.
Além disso, essa camada apresenta uma quantidade quase insignificante de elementos refratários e partículas metálicas de ferro em escala nano, sendo composta essencialmente por silício (Si) e oxigênio (O). Esses achados indicam que a intensidade dos impactos dos micrometeoritos que vaporizaram o material da superfície lunar foi menor, resultando em uma quantidade reduzida de vapor quente gerado durante os eventos de impacto.
Além disso, a temperatura atingida foi insuficiente para vaporizar outros elementos refratários. Essas características conjuntas revelam um ambiente de impacto mais suave na superfície lunar, particularmente na zona de pouso da missão Chang’e-5.
Essa descoberta não apenas esclareceu com sucesso a contradição entre o alto grau de intemperismo e a baixa quantidade de vidro presente no solo lunar coletado pela missão Chang’e-5, mas também possui um significado orientador para a investigação de questões científicas como intemperismo espacial, características espectrais e teor de água na superfície lunar na área de pouso.
