Milhares de terremotos lunares abalaram os locais de pouso da Apollo em menos de uma década

Cerca de 1 hora e 40 minutos após Neil Armstrong pisar pela primeira vez na lua em 20 de julho de 1969, uma mensagem da Terra chegou pelo rádio. A equipe em Houston queria que os astronautas na superfície lunar soubessem que um dos três equipamentos científicos que eles implantaram, um sismômetro passivo projetado para detectar vibrações reverberando pela lua, estava transmitindo dados com sucesso.

“Base da Tranquilidade, aqui é Houston,” disse o astronauta Bruce McCandlesscujo trabalho era se comunicar com Armstrong e Buzz Aldrin durante sua expedição lunar, “o experimento sísmico passivo foi desencadeado, e estamos observando oscilações de curto período nele. Acabou.”

Armstrong não respondeu — ele estava muito ocupado correndo perto do módulo lunar. Na verdade, as “oscilações de curto período” que o sismômetro estava captando eram os passos de Armstrong.

Agora, 55 anos depois que o sismógrafo da Apollo 11 registrou a corrida de Armstrong, os cientistas ainda estão aprendendo mais sobre a lua a partir de dados sísmicos coletados entre 1969 e 1977. Um estudo publicado em julho no Revista de Pesquisa Geofísica: Planetas reanalisou os dados de décadas atrás e encontrou milhares de terremotos lunares. Estes incluem terremotos lunares recém-descobertos grandes o suficiente para preocupar futuros visitantes da lua.

“É tão emocionante”, diz Teasel Muir-Harmony, historiadora da exploração lunar e curadora da coleção Apollo no Museu Nacional do Ar e Espaço do Smithsonian, que tem um sismômetro lunar na tela na exposição “Destination Moon”. “Estamos comemorando o 55º aniversário da Apollo 11”, ela diz. “Um programa que terminou há mais de 50 anos ainda está informando a ciência.”

Quando o presidente John F. Kennedy declarou que “nós escolhemos ir à lua” em 1962, os cientistas tinham muito pouca ideia do que os astronautas encontrariam quando deixassem suas naves espaciais. Alguns na NASA estavam preocupados que a superfície estivesse coberta por uma camada tão espessa de poeira que seria como pisar em areia movediça. “Eles não sabiam se isso significava que [you would] simplesmente afundam e nunca mais são vistos”, diz Ceri Nunn, uma sismóloga lunar que não estava envolvida no novo estudo, mas recompilou os dados da Apollo o artigo usa um formato padronizado e moderno e problemas de registro de data e hora fixos associados à compilação original.

Mas, por mais que os astronautas soubessem pouco sobre a superfície da lua, eles sabiam ainda menos sobre seu interior. Ela era fria, era rocha sólida ou se movia como as placas tectônicas da Terra de uma forma que poderia causar tremores?

É aí que entram os sismômetros das missões Apollo.

Terremotos lunares são o equivalente lunar dos terremotos. Com um sismômetro, os cientistas podem decifrar por quais tipos de materiais as ondas de energia produzidas por um terremoto passam em seu caminho até o instrumento. Em outras palavras, os sismômetros permitem que os geólogos espiem abaixo da superfície lunar e aprendam sobre o que está acontecendo mais abaixo.

“Sabemos muito sobre a superfície da lua”, diz Keisuke Onodera, um cientista lunar da Universidade de Tóquio e autor do novo estudo, “mas, por outro lado, o interior profundo ainda não está claro. E a sismologia é uma maneira de revelar a estrutura interna.”

As missões Apollo usaram dois tipos de detectores de terremotos lunares, chamados sismômetros de curto e longo período. Os dispositivos de curto período eram mais sensíveis a eventos que ocorrem perto do instrumento, mas também eram mais suscetíveis a captar sinais errantes que obscureciam os terremotos lunares. Isso tornou os dados de curto período mais difíceis de analisar. Mesmo assim, os pesquisadores imediatamente começaram a procurar por terremotos lunares em ambos os conjuntos de dados manualmente, usando caneta e papel. Esse esforço encontrou cerca de 13.000 terremotos lunares, e os dados de curto período foram usados ​​principalmente para obter mais informações sobre um terremoto depois que ele já havia sido identificado positivamente nos dados de longo período.

Mas, desde que o último sismômetro lunar parou de transmitir dados de volta à Terra em 1977, uma grande parte do registro de curto período não foi completamente revisada da maneira que os métodos modernos baseados em computador permitem. Isso significava que provavelmente havia terremotos lunares não descobertos nos dados de curto período difíceis de trabalhar. No novo estudo, Onodera usa o conjunto de dados recompilado por Nunn para encontrá-los.

Onodera criou um programa de computador para detectar automaticamente eventos sísmicos em dados de curto período, criando um catálogo de potenciais terremotos lunares que ele poderia então verificar um por um. “Acho que levou três meses para verificar todos os 30.000 sinais e, com base nisso, comecei a categorizar”, diz ele.

Onodera encontrou 22.000 terremotos lunares anteriormente ignorados que se enquadram em três categorias principais. A grande maioria, todos, exceto 46, se enquadram nas duas primeiras categorias — devido a pequenos impactos de meteoritos ou à expansão e contração da lua conforme sua temperatura de superfície muda mais de 500 graus Fahrenheit entre o dia e a noite.

Os terremotos lunares restantes, na terceira categoria, realmente chamaram a atenção de Onodera enquanto ele analisava os dados. Chamados de terremotos lunares “superficiais”, esses eventos parecem ser o resultado de movimento de até 155 milhas abaixo da superfície da lua. Curiosamente, Onodera descobriu que os terremotos lunares superficiais pareciam estar concentrados no hemisfério norte da lua.

“Para explicar isso”, ele diz, “você precisa voltar no tempo três bilhões de anos atrás”.

Naquela época, a lua era mais quente e mais ativa do que é agora. Onodera diz que na região perto do local de pouso da Apollo 15 no norte lunar, magma derretido das profundezas da lua invadiu a superfície, causando rachaduras na crosta quebradiça à medida que se expandia. Agora, bilhões de anos depois, a lua está esfriando e encolhendo. Onodera acredita que a crosta lunar em ambos os lados das antigas rachaduras pode agora estar se movendo na direção oposta para acomodar a contração.

De acordo com Onodera, isso causa terremotos lunares grandes o suficiente, em torno de magnitude cinco ou seis, para serem perigosos para astronautas ou quaisquer estruturas potenciais construídas na lua no futuro. “Os terremotos lunares típicos são apenas de magnitude um ou dois, esses são simplesmente insignificantes”, ele diz. “Mas, por outro lado, a magnitude seis não pode ser ignorada.”

Nunn diz que está animada com o novo trabalho. “É realmente muito impressionante que este artigo tenha sido escrito”, ela diz, “e que eles ainda estejam usando os dados de 50 anos atrás, com os quais sempre foi muito difícil trabalhar.”

E embora alguns segredos ainda possam estar escondidos nos antigos dados sísmicos da Apollo, os cientistas lunares estão avançando com planos para colocar novos sismômetros sensíveis na lua pela primeira vez desde as missões Apollo na década de 1970. Nunn está trabalhando na equipe que desenvolve o Suíte sísmica do lado distante que está planejado para ser colocado no lado distante da lua por voos espaciais comerciais nos próximos anos. Além disso, o próximo da NASA Campanha Artemis planeja colocar sismômetros perto do Polo Sul lunar.

Estudos como o de Onodera são intrigantes, diz Nunn. No entanto, questões antigas permanecem sobre as causas de terremotos lunares potencialmente perigosos e sua relação com a estrutura interna da lua. As missões Apollo pousaram apenas em uma região relativamente pequena da lua, deixando aberta a possibilidade de detectar novos terremotos lunares de áreas inexploradas que poderiam derrubar as suposições atuais.

Os cientistas estão esperançosos de que os novos sismômetros os ajudarão a aprender ainda mais sobre o funcionamento interno da lua, diz Nunn, “particularmente porque eles estarão em lugares diferentes que nunca vimos antes”.