Novo estudo reduz esperanças de gelo na Lua

Há anos que os entusiastas da exploração espacial sonham com o gelo na Lua - mas um novo estudo reduz significativamente as expectativas de encontrar um reservatório cósmico de água.

As grandes crateras escuras dos polos lunares foram durante muito tempo vistas como o congelador do Sistema Solar. Esperava-se que guardassem enormes reservas de gelo de água para os futuros astronautas. Porém, novos dados de um instrumento especializado a bordo de uma sonda lunar sul-coreana põem seriamente essa hipótese em causa e obrigam as agências espaciais a reconsiderar os seus planos.

Grandes expectativas: porque seria tão valioso o gelo lunar

A hipótese era apelativa: nas chamadas regiões permanentemente sombreadas junto aos polos - crateras que não recebem luz solar há milhares de milhões de anos - o gelo de água poderia ter-se acumulado. Nesses locais, as temperaturas descem muito abaixo dos 150 graus negativos, condições ideais para preservar gelo ao longo de eras geológicas.

Para as agências espaciais, isto traria vantagens enormes:

• Água potável para astronautas no próprio local
• Oxigénio obtido através da eletrólise da água
• Combustível para foguetões feito de hidrogénio e oxigénio - uma plataforma de partida para voos até Marte

Medições anteriores realizadas por missões orbitais já tinham apontado para a presença de água, nomeadamente através de detetores de neutrões e sinais infravermelhos. Daí surgiu a ideia de que muitas destas crateras poderiam conter camadas espessas de gelo quase puro, por vezes a apenas alguns centímetros da superfície.

“As crateras geladas do polo lunar eram consideradas uma estação de serviço para a exploração espacial - mas as reservas parecem agora ser muito menores do que se esperava.”

Como é que os investigadores procuram gelo

No espetro visível, o gelo de água apresenta uma refletância diferente da poeira lunar comum. Dispersa a luz de outra forma, tende a ser mais claro e revela um padrão característico sob diferentes ângulos de iluminação. Quando surgem grandes áreas com esta assinatura, a possibilidade de haver gelo torna-se plausível.

Foi precisamente esta característica que o estudo explorou. Os investigadores avaliaram a intensidade com que a superfície devolve a luz e a direção dessa reflexão. Merecem especial atenção a retrodispersão - quando a luz é refletida quase na direção da fonte - e a dispersão para a frente - quando a luz segue preferencialmente na direção original. Misturas de gelo e regolito deveriam destacar-se claramente do terreno circundante nestas medições.

ShadowCam: uma câmara para a escuridão

Para conseguir observar regiões permanentemente escuras, os cientistas recorreram à ShadowCam, uma câmara extremamente sensível à luz instalada a bordo do Korea Pathfinder Lunar Orbiter. O equipamento aproveita a fraca luz indireta refletida por outras zonas da superfície lunar para captar, em alta resolução, as áreas em sombra.

A ShadowCam produz imagens na escuridão total com uma resolução de cerca de dois metros por pixel, sendo particularmente adequada para identificar diferenças mínimas de luminosidade à superfície. A equipa liderada por Shuai Li, da Universidade do Havai, analisou várias crateras polares onde as expectativas de encontrar gelo eram especialmente elevadas.

O que os investigadores esperavam encontrar

Já ninguém previa blocos de gelo puro. Os modelos indicam que a água estará misturada com poeira e rocha, à semelhança de neve suja. Ainda assim, zonas com uma proporção de gelo entre 20 e 30 por cento deveriam apresentar padrões de dispersão marcadamente mais claros e característicos.

Foi por estas assinaturas que a equipa procurou, usando pares de imagens obtidas de diferentes ângulos para comparar com precisão a reflexão e o comportamento de dispersão da luz.

A desilusão: nenhum indício de grandes reservas de gelo

O resultado surpreendeu muitos membros da comunidade científica: nas áreas analisadas, não foram encontrados sinais claros de depósitos extensos com uma elevada proporção de gelo. Mesmo nos locais considerados mais promissores pelos investigadores, a esperada “impressão digital do gelo” não apareceu.

A análise sugere que, na camada mais superficial do terreno - isto é, à profundidade que os robôs poderiam alcançar com relativa facilidade - quase não existem zonas com mais de 20 a 30 por cento de gelo de água. Em muitos locais, os valores são claramente inferiores.

“Da esperada camada espessa de gelo, os dados atuais deixam apenas uma possibilidade: se o gelo existir, estará geralmente presente em pequenas quantidades e muito misturado com poeira.”

Alguns pontos de medição apontam para misturas com menos de dez por cento de gelo. Cientificamente, isso é relevante, mas a utilização prática torna-se difícil. Concentrações tão baixas não permitem extrair água em grande escala com um esforço razoável.

Isto significa que a Lua está seca?

Não. O estudo observa sobretudo a camada superficial das regiões permanentemente sombreadas. O gelo pode encontrar-se mais fundo no solo ou existir em pequenas bolsas localizadas que simplesmente ainda não foram detetadas.

Além disso, os investigadores estão a aperfeiçoar os métodos de análise. O objetivo é que, no futuro, a ShadowCam consiga identificar com segurança proporções de gelo próximas de um por cento. Isto permitiria obter uma imagem muito mais detalhada dos polos lunares.

Consequências para futuras missões à Lua

Para programas como o Artemis da NASA, ou para as missões lunares europeias e chinesas previstas, o estudo representa um sinal de alerta. Muitos conceitos baseiam-se na utilização de recursos in situ, ou seja, no aproveitamento de materiais obtidos no local em vez de depender de transportes dispendiosos a partir da Terra.

Se o gelo facilmente acessível não existir ou for muito mais raro do que o previsto, os responsáveis pelo planeamento terão de ajustar as estratégias. Entre as hipóteses estão:

• depósitos de reserva maiores para água e combustível nas primeiras missões;
• sistemas de perfuração capazes de penetrar mais profundamente no regolito;
• uma seleção mais direcionada dos locais de aterragem, baseada em cartografia ainda mais detalhada.

O cálculo económico altera-se de forma significativa. Uma base lunar capaz de assegurar, em grande medida, o seu próprio abastecimento de água torna-se uma perspetiva mais distante. Numa fase inicial, poderá ser possível obter apenas pequenas quantidades para testes e, sobretudo, para investigação científica.

O que estamos a aprender sobre a água lunar

Embora a visão de vastos depósitos de gelo tenha sofrido um revés, o estudo fornece pistas valiosas sobre a história da Lua. A água chega ao satélite através de cometas, asteroides e do vento solar. Determinar quanta dessa água consegue realmente persistir no subsolo revela muito sobre as taxas de impacto, a evolução das temperaturas e os processos geológicos.

Os novos resultados reforçam a imagem de um ciclo da água lunar muito mais complexo, no qual as moléculas migram, escapam novamente ou permanecem estáveis apenas em minúsculas ilhas. Para os investigadores, trata-se de um puzzle estimulante que ganha mais peças com cada missão.

Conceitos explicados brevemente

• Regiões permanentemente sombreadas (PSR): áreas de crateras que, devido à reduzida inclinação do eixo lunar, nunca recebem iluminação solar direta.
• Regolito: camada solta de poeira, fragmentos de rocha e detritos que cobre a superfície da Lua.
• Utilização de recursos in situ: extração e aproveitamento de matérias-primas diretamente no local, no espaço, em vez de as transportar da Terra.

O que se segue

O estudo atual constitui uma etapa intermédia importante. O passo seguinte exige a combinação de dados orbitais, medições no solo e testemunhos de perfuração. Só assim será possível esclarecer onde a água se esconde, sob que forma se encontra e a que profundidades.

As missões de aterragem planeadas deverão dirigir-se especificamente a regiões polares de interesse e, além de recolher amostras, testar tecnologias de extração e processamento. A exploração espacial está, assim, a passar do sonho de “gelo sem fim” para uma questão pragmática: será o que realmente existe suficiente para manter uma presença permanente na Lua?

Para os estrategas das grandes agências espaciais, isto significa maior prudência nas promessas, mais redundância nos sistemas e maior flexibilidade na escolha de futuros locais. A Lua continua a ser um destino atraente - só que o alegado frigorífico cheio parece, por agora, estar mais para meio vazio.