GRAIL deteta uma resposta desigual do interior lunar às marés

A Lua tem uma estrutura em camadas — crosta, manto e núcleo — e apresenta diferenças notáveis entre o hemisfério voltado para a Terra e o que permanece do outro lado. Entre as assimetrias conhecidas estão o relevo, a espessura da crosta, a geologia e a concentração superficial de elementos radioativos. Um estudo publicado na Nature utilizou uma abordagem diferente para investigar se essas diferenças também se estendem ao interior profundo: medir como a gravidade lunar responde às marés provocadas pela Terra.

O resultado central é uma estimativa de k3 = 0,0163 ± 0,0007, um número de Love gravitacional de grau 3. Os autores indicam que é cerca de 72% superior ao valor esperado para um interior lunar esfericamente simétrico. A análise interpreta esta resposta como evidência de heterogeneidade lateral no interior profundo. Já a diferença de temperatura entre os hemisférios que propõem não foi medida diretamente: é inferida através de modelos.

Como a gravidade permite sondar o interior

A órbita lunar é excêntrica e inclinada em relação à Terra. Por isso, a atração terrestre produz forçamentos de maré periódicos. A resposta da Lua a esta interação causa alterações temporárias no seu campo gravitacional, sensíveis à estrutura interna do satélite.

O número de Love expressa a relação entre o potencial gravitacional induzido pela deformação lunar e o potencial imposto pela gravidade terrestre. Em termos simples, permite quantificar como a Lua responde a essa força periódica. Os autores observam que a gravidade estática é especialmente sensível a estruturas da crosta superior, enquanto a gravidade variável de grande comprimento de onda é muito sensível a assimetrias profundas do manto. Assim, analisar as alterações associadas às marés oferece uma ferramenta para estudar regiões que não podem ser observadas diretamente.

Os dados de Ebb e Flow

A investigação reconstruiu o campo gravitacional lunar variável no tempo a partir de dados de rastreio radiométrico entre satélites e da Deep Space Network (DSN), a rede de comunicações e rastreio da NASA. Os dados foram recolhidos pela GRAIL — sigla de Gravity Recovery and Interior Laboratory —, uma missão constituída por dois orbitadores, Ebb e Flow, que teve uma fase primária e outra prolongada.

A análise integrou dados das duas fases. Os investigadores atribuem principalmente à inclusão de dados de baixa altitude da missão prolongada o facto de a sua estimativa de k3 ser superior às comunicadas em estudos anteriores: esses dados melhoraram a informação gravitacional e reduziram as correlações entre os coeficientes do campo e os números de Love. Para comparação, ao limitar a análise aos dados da fase primária, obtiveram k3 = 0,0098 ± 0,0021, um resultado compatível com estimativas anteriores citadas no estudo.

O que a estimativa indica — e o que não mede diretamente

O valor de k3 supera em cerca de 72% a previsão para uma Lua esfericamente simétrica. Para explicar esta diferença, os autores propõem que o módulo de cisalhamento elástico do manto — uma medida da sua resistência à deformação — possa variar aproximadamente 2–3% entre a face visível e a face oculta. Esta explicação transforma a medição gravitacional numa evidência observacional de heterogeneidade lateral, mas a percentagem de variação do módulo é uma interpretação do modelo, não uma leitura direta do instrumento.

O estudo estima também que a assimetria poderá corresponder a uma anomalia térmica predominantemente no manto da face visível, de cerca de 100–200 K. Segundo a interpretação dos autores, esta anomalia teria formado os mares lunares à superfície há entre 3 e 4 mil milhões de anos. Os mares são extensas regiões escuras associadas a antigos episódios de atividade vulcânica. O valor da temperatura deve, portanto, ser entendido como uma inferência sobre o interior, baseada na resposta gravitacional e nos modelos utilizados, e não como uma medição direta da temperatura do manto.

Mais uma peça num problema em aberto

As diferenças entre as faces lunares já eram conhecidas, mas a sua origem continua a ser debatida. Entre as propostas consideradas por estudos anteriores está a possibilidade de a distribuição desigual de elementos radioativos produtores de calor ter mantido diferenças térmicas duradouras e contribuído para a concentração do vulcanismo na face visível. A análise da GRAIL oferece uma forma de avaliar a estrutura profunda associada a esta assimetria; por si só, não resolve todas as questões sobre a sua origem.

Os autores indicam ainda que a estrutura assimétrica poderá influenciar a distribuição espacial dos sismos lunares profundos. Apresentam-na como uma possível consequência, não como um efeito estabelecido pela estimativa de k3. No conjunto, o resultado mostra como as variações temporais da gravidade podem fornecer informações sobre o manto: uma medição obtida a partir da órbita oferece indícios de diferenças internas entre hemisférios, enquanto a sua tradução em temperatura e história geológica depende da interpretação de modelos.