AstroManual - Astronomia Observacional Amadora
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A Origem da Lua

Antes de entrarmos nos modelos que tentam explicar a origem da Lua, precisamos saber que a Lua é o único satélite natural da Terra é a quinta maior lua do Sistema Solar, maior até mesmo que o planeta Plutão. A Lua tem uma órbita quase circular (e=0.05) inclinada a aproximadamente 5° em relação ao plano da órbita da Terra. Sua distância média do nosso planeta é de 384,400 km. A combinação do tamanho e distância da Lua da Terra faz com que a ela pareça no céu com o mesmo tamanho do Sol e é por essa razão que nós podemos ter eclipses totais do Sol.
O período de orbital da Lua é de 27.322 dias. Por causa deste movimento, a Lua parece mover aproximadamente 13° contra o fundo de estrelas a cada dia, ou aproximadamente a metade de um grau por hora. Se nós assistirmos a Lua em cima do curso de várias horas em uma noite, podemos notar que sua posição entre as estrelas mudará através de alguns graus.
A posição variável da Lua com respeito ao Sol conduz as fases lunares. Por causa do efeito na Lua de forças relativas a maré devido a Terra, o mesmo lado da Lua está sempre voltado de frente para a Terra, como também devido a que o período de rotação e o período de orbital da Lua são iguais. Como resultado disso, os observadores baseados na Terra nunca podem ver o ''lado distante'' da Lua, também conhecido como ''lado oculto'' da Lua. Devido as forças relativas a maré dos planetas que as contém, muitas das luas de nosso Sistema Solar podem ter este tipo de órbita. A rotação da Lua está em fase com sua órbita, de modo que o mesmo lado está sempre voltado para a Terra. Na verdade, a Lua parece "dançar" um pouquinho (pelo fato de a sua órbita ser ligeiramente elíptica), de modo que apenas alguns graus do lado oculto podem ser vistos em determinadas ocasiões, mas o lado oculto, em sua maior parte, era completamente desconhecido até ter sido fotografado pela sonda soviética Luna 3 em 1959.
A Lua não possui atmosfera que possa ser detectada através de instrumentos. Dados recentes fornecidos pela sonda Clementine , sugeriu que poderia haver gelo em algumas crateras próximas aos pólos da Lua, mas através de algumas experiências os dados resultaram insatisfatórios. Todavia ainda permanece a possibilidade de que possa existir gelo misturado com o solo lunar, e principalmente no fundo das crateras que jamais recebem a luz do Sol.
A crosta da Lua tem em média 69 km de espessura e varia de 0, sob o Mare Crisium, a 107 km ao norte da cratera Korolev, no lado oculto do nosso satélite natural. Abaixo da crosta encontra-se um manto e, possivelmente, um pequeno núcleo. Entretanto, diferentemente do manto da Terra, o manto da Lua, muito provavelmente, não é suficientemente quente para apresentar-se derretido.
Curiosamente, o centro de massa da Lua é deslocado de seu centro geométrico em cerca de 2 km em direção à terra. Além disso, a crosta é mais fina no lado visível. Há dois tipos básicos de topografia lunar: os planaltos bastante antigos, de coloração mais clara e densamente craterizados e as maria de cor mais escura, relativamente planas e mais jovens. As maria (que compreendem cerca de 16% da superfície lunar) são enormes crateras de impacto que, posteriormente, foram inundadas por lava derretida.
A maior parte da superfície lunar é coberta de rególito - uma mistura de fino pó e resíduos rochosos produzidos pelos impactos de meteoritos. Por alguma razão desconhecida, as maria estão centradas no lado visível. Além das familiares formações no lado visível, em seu lado oculto encontram-se a Aitken Bacin - no Pólo Sul - a maior bacia de impacto do Sistema Solar, com 2250 km de diâmetro e 12 km de profundidade - Orientale, na borda ocidental, que é um esplêndido exemplo de uma cratera de múltiplos anéis. 382 kg de amostras de rochas foram trazidas à Terra pelos programas Apolo e Luna. Devemos a elas a maior parte dos detalhes que hoje detemos sobre a Lua. Elas são particularmente valiosas porque podem ser datadas. A maioria das rochas da superfície lunar parece ter entre 4,6 e 4 bilhões de anos - um confronto casual com as mais velhas rochas terrestres, que raramente têm mais de 3 bilhões de anos. Assim, a Lua fornece pistas inéditas sobre a história pregressa do Sistema Solar.
A Lua não possui campo magnético total. Mas, algumas das rochas superficiais apresentam magnetismo remanescente, indicando que pode ter havido um campo magnético global no início da história da Lua. Sem atmosfera e campo magnético, a superfície da Lua está diretamente exposta ao vento solar. Durante seus 4 bilhões de anos de existência, muitos íons de hidrogênio oriundos do vento solar vieram a ser incorporar ao regolito da Lua. Assim, as amostras de regolito trazidas da Lua mostraram-se valiosas para o estudo do vento solar. Esse hidrogênio lunar poderá ser de utilidade, algum dia, como combustível para foguetes.

Os Modelos Hipotéticos da Origem Lunar

Nossa compreensão da história da Lua foi revolucionada pelas Missões Apollo e outras missões não tripuladas nas últimas décadas. Apesar disso, muito ainda nos é desconhecido. Desde muito tempo o homem tem tentando encontrar uma explicação para a origem do astro mais próximo da Terra, a Lua. Para tanto, vários modelos e suas respectivas vertentes e adaptações foram engendrados, mas, pelo menos até agora, nenhum deles explica completamente ou de forma muito convincente a origem da nossa bela Luna. O modelo mais aceitável hoje em dia, mas não completamente, é o da hipótese da Colisão - um corpo do tamanho relativo de Marte teria se impactado com a Terra a aproximadamente 4.6 bilhões de anos e cujo material ejetado em órbita pelo impacto se condensou para formar a nossa bela Luna. Ainda há detalhes que precisam ser elaborados, mas a hipótese do impacto é agora amplamente aceita.

Hipótese da Diferenciação

Alguns cientistas postulam que, apesar de suas particularidades, o sistema Terra-Lua teria nascido simultaneamente, como planeta principal e satélite natural (lua), através de condensações da nebulosa primordial que deu origem ao Sistema Solar. Contudo, esse modelo não está livre de objeções. Primeiro porque seria precioso encontrar uma explicação da diferença de densidade entre ambos os corpos - formados a partir de material situado na mesma região do espaço e de constituição que supostamente teria sido homogênea, isto é, teriam a mesma natureza. Segundo, ao crescerem as massas da Terra e da Lua, por agregação do material encontrado ao longo de suas órbitas, seria mais provável que a Lua se precipitasse sobre a Terra para formar um corpo único, ou então que escapasse à atração da Terra, transformando-se em um planeta independente.

A Hipótese da Captura

Esse modelo sobre a origem da Lua pressupõe que ela e a Terra teriam sido formadas em diferentes regiões do Sistema Solar e que, devido a circunstancias não muito bem explicadas, em algum momento no passado, a Lua teria sido capturada pela Terra. Embora esse modelo seja compatível com as diferenças observadas entre as densidades de ambos os corpos a densidade média da Lua não coincide com a de nenhum dos demais planetas do tipo terrestre. Todavia, isso poderia ser explicado se a Lua tivesse sido formada como planeta independente em outra região do espaço diferente à dos planetas rochosos, mas, se isso fosse correto, as dificuldades para um processo de captura da Lua pela Terra teriam sido quase impossíveis, maiores inda que no caso de se supor que ambos os astros tenham nascido relativamente próximos no espaço.
Muitas das luas que cercam outros planetas realmente são asteróides capturados e não são objetos que se formaram no mesmo lugar com o planeta mãe, ou foi então lançado em órbita pelo planeta mãe. Um sinal que uma lua realmente é um asteróide capturado é que ele apresenta uma forma não esférica, isso é, uma forma angular como uma rocha e não arredondad0 como um planeta. Luas como estas são as duas luas de Marte; Phobos e Deimos. Outro sinal que uma lua pode ser capturada é se ela órbitas em uma direção oposta ao do planeta mãe. Um exemplo de uma lua deste tipo é a lua de Netuno Triton. A nossa Lua apresenta estas duas características: é arredondada e orbita a Terra na mesma direção orbital. Estas são as duas evidencia mais diretas que a Lua não é um objeto capturado. Se a Lua fosse um objeto capturado isso explicaria por que a Lua e a Terra não parece serem feitas do mesmo material. Por outro lado, existem algumas preposições que contradizem este modelo de captura.

A Hipótese da Co-Formação

O modelo da co-formação explica a origem da Lua como um objeto que se formou ao mesmo tempo e, asperamente, fora da nebulosa solar primitiva no mesmo lugar que a Terra, enquanto ambos os astros estavam se formando na nebulosa solar, o núcleo da Lua, então chamado protolua retirou seu material da nuvem de gás e pó ao redor deles. Como a protolua esta assim perto da prototerra o material da nebulosa da qual ambos se formaram devia ser bem parecido, composto principalmente de material rochoso em lugar de gases voláteis. A hipótese da co-formação explica por que a Lua aparece na localização que está, mas não explica a evidência que a Terra e a Lua não parecem ser feitas do mesmo material.

A Hipótese da Expulsão por Colisão ou Fissão

Atualmente, a hipótese que melhor explica quase todas as evidências da formação da Lua aponta para um modelo em que a Lua foi expulsa através da colisão. Neste sentido, a Lua se formou dos escombros lançados da Terra quando um grande objeto, possivelmente comparado as dimensões de Marte, se chocou com a Terra. Simulações deste modelo mostraram que a energia gerada em uma tal colisão produz um fluxo de rocha vaporizada do impacto. A Lua teria se formado desse material que esfriou. Esta teoria explica muita das propriedades conhecidas da órbita e composição da Lua. O material lançado teria fundido em ou teria se aproximado do plano da eclíptica colocando a Lua em uma órbita semelhante a que ela apresenta hoje. Acredita-se que a Lua tem um pequeno caroço férreo e poderia ter retido este caroço quando da colisão. Os elementos voláteis teriam se vaporizado durante o impacto. Esta hipótese também poderia ter inclinado o eixo da Terra e poderia ter causado as estações que nós vemos acontecer agora. O problema com este modelo é que não parece muito provável, embora objeções para a teoria baseada em considerações do impulso angular entre os dois objetos estiveram resolvidas em recentes modelos de computador.

Hipótese da Fissão 1

Em 1880, George H. Darwin (filho do naturalista Charles Darwin) elaborou um modelo hipotético em que, a princípio, a Terra era um astro solitário, e que em algum momento de sua evolução, as oscilações provocadas pelas marés do globo terrestre entraram em ressonância (em física, vibração enérgica que se provoca num sistema oscilante quando atingido por uma onda mecânica de freqüência igual a uma das suas freqüências próprias; reforço da intensidade de uma onda pela vibração de um sistema que tem uma freqüência própria igual à freqüência da onda.) com a freqüência da oscilação natural do próprio globo, resultando em que um grande pedaço de massa da Terra que permaneceu a girar em torno dela dando origem a Lua. A fragmentação dessa grande massa rochosa deve ter produzido no planeta uma enorme cicatriz, a qual se supõe seja hoje em dia preenchida pelo Oceano Pacífico.
Alguns consideráveis indícios servem de apoio a essa hipótese. Se por outro lado, o fato de a densidade média de a Lua ser semelhante à das camadas superficiais da Terra; por outro lado, as observações vêm demonstrando que, com o decorrer do tempo, a Lua tem se afastado da Terra em cerca de 2 a 3 centímetros por ano. Invertendo o processo e regredindo no tempo, chegou-se a conclusão que, há cerca de uns 4 500 milhões de anos atrás, a Lua estava muito próxima da superfície terrestre. Uma outra inconsistência se refere a questão do chamado Limite de Roche, isto é, a menor distância em que um corpo pode se encontrar de seu astro principal, sem que as marés provoquem sua desintegração. No caso da Terra, essa distância é de cerca de 2,9 raios terrestres, o que faz duvidar que a Lua tenha estado mais próximo da Terra que esta distância limite. Mais um ponto contra essa teoria se refere aos cálculos realizados no início do século XX por Moulton e mais tarde por Jeffrey e Littleton, torna claro que uma grande massa arrancada da Terra pelas forças das marés deveria ter voltado a cair sobre ela ou, caso contrário, acabaria escapando para sempre da atração gravitacional terrestre.

Hipótese da Fissão 2

Uma outra hipótese sugere que a Lua teria se formado a partir da fissão de uma Terra em seus estágios iniciais quando nosso planeta ainda não se havia resfriado e antes que fosse revestido de uma crosta sólida. Assim, antes que a massa planetária houvesse atingido um grau de resfriamento suficiente para nele se operar a solidificação, uma massa desse material, um verdadeiro glóbulo líquido, se destacou do plano equatorial da Terra, plano no qual a força centrífuga é maior, e, em virtude das mesmas leis que regem os movimentos dos planetas, adquiriu um movimento de translação ao redor do seu planeta gerador. Assim teria nascido a Lua, cuja massa, menos considerável que a da mãe Terra, deve ter sofrido um resfriamento muito mais rápido. As condições em que se efetuou a desagregação da Lua lhe permitiram, com dificuldade, distanciar-se da Terra, e a constrangeram a permanecer suspensa em seu céu, como uma figura meio ovalada cujas partes, as mais pesadas, formaram a face voltada para a nós, e cujas partes menos densas ocuparam a face que fica escondida da Terra. Isso explicaria duas naturezas essencialmente distintas na superfície da Lua; uma sem nenhuma analogia possível com o a Terra, porque os corpos fluídos e etéreos lhe são desconhecidos; a outra, ligeiramente parecida com a terrestre, uma vez que todas as substâncias, as menos densas, se assentaram sobre essa face (face oculta da Lua).

Hipótese da ''Origem Comum por Fragmentação''

Entre as idéias desenvolvidas de forma incompleta no aspecto teórico, um modelo interessante pressupõe uma origem comum da Lua, da Terra e de Marte. Um planeta primitivo, que ao contrair-se aumentava a velocidade de rotação, teria se dividido em dois fragmentos desiguais que se distanciaram, mantendo-se unidos por um filamento, como se fosse uma ''ponte'', de material. Ao separarem-se definitivamente, a ''ponte'' deu origem a uma espécie de ''gota'', a qual permaneceu em órbita do fragmento maior, a Terra. A Lua seria a ''gota'' e o fragmento menor seria o planeta Marte.

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