Quando o Sistema Solar era jovem, a infante Terra não tinha lua, era um planeta solitário que girava em torno do Sol. Mas os primeiros dias da Terra não foram nada tranquilos. Os cientistas acreditam que, no início da história do nosso planeta, um objeto do tamanho de Marte colidiu com a proto-Terra e reordenou os dois mundos.

O calor do impacto liquefez tudo – a jovem Terra e o destruidor planetário – fundindo os dois corpos em um só. Dessa massa voou uma bola menor de rocha derretida, que caiu em uma órbita estável e acabou esfriando para formar a lua.

O interior da Lua se congelou em camadas diferenciadas do manto e da crosta. Novos minerais se cristalizaram a partir da rocha derretida, e um dos últimos a se formar foram os zircões. Esses cristais capturam os estágios finais da solidificação da lua em rocha, marcando o início do nosso satélite natural como o conhecemos hoje.

Contagem de átomos

Os zircões são um dos minerais favoritos dos cientistas porque são resistentes. Esses cristais de tamanho micrométrico podem resistir às intempéries ao longo de bilhões de anos para preservar os segredos geoquímicos de seu nascimento. Eles também capturam isótopos de urânio do ambiente à medida que se formam, o que serve como um cronômetro que começa no momento em que os zircões se cristalizam.

Os isótopos de urânio se decompõem em chumbo em taxas previsíveis. Ao contar o número de átomos de chumbo que se formam e os átomos de urânio que permanecem, os pesquisadores podem calcular quanto tempo se passou desde que os zircões endureceram a partir do material fundido.

Os autores do estudo examinaram os zircões incorporados em uma amostra de rocha lunar coletada durante a expedição da Apollo 17, em 1972, e construíram um mapa 3D dos átomos. A contagem dos isótopos de chumbo resultou em uma idade de 4,46 bilhões de anos, a idade mais antiga já registrada para a formação da crosta lunar.

Essa idade foi determinada anteriormente pelos colaboradores de Greer, liderados por Bidong Zhang e Audrey Bouvier em 2021, mas o relatório atraiu ceticismo. Os críticos apontaram para o fato de que os átomos de chumbo tendem a migrar para formar bolsões de concentrações altas ou baixas em toda a rocha. Dependendo de onde se olhava, havia uma chance de encontrar esses locais de chumbo distribuídos de forma desigual e calcular erroneamente a idade do zircão.

​​Para amenizar essas preocupações, Bouvier procurou a equipe de Greer para contar os átomos novamente, dessa vez com uma sonda de íons que pudesse coletar amostras da rocha com uma resolução espacial muito maior do que a usada no estudo anterior. Uma sonda mais fina permitiria que a equipe identificasse regiões nanométricas de átomos de chumbo enriquecidos ou empobrecidos, caso houvesse alguma. Mas eles não encontraram nenhuma.

“Nesse zircão, tudo era homogêneo, portanto, nem precisávamos nos preocupar com isso”, explica o autor do estudo, Philipp Heck, um cosmoquímico do Field Museum e da Universidade de Chicago. O resultado confirmou que a idade anteriormente medida de 4,46 bilhões de anos era precisa.

“É um estudo muito, muito bom”, afirma Melanie Barboni, geoquímica da Universidade Estadual do Arizona que não participou da pesquisa. Barboni estudou outros isótopos em zircões lunares para descobrir que o interior da lua se estabeleceu pela primeira vez em camadas distintas há 4,51 bilhões de anos, um episódio que precedeu os estágios finais da formação da crosta capturados no novo estudo.

Barboni diz que a nova pesquisa é compatível com suas próprias descobertas. “Muitos trabalhos propõem que a Lua se formou muito mais tarde do que isso, 4,3 bilhões de anos, por exemplo”, acrescenta. “Isso claramente não é possível com esses dados.”

A história da Lua e da Terra

Identificar quando a Lua se solidificou dá aos futuros pesquisadores um ponto de referência para modelar a sua evolução. “A cronologia nos ajuda a colocar tudo em um contexto”, diz Greer. “Então, podemos começar a entender os processos que estão acontecendo”. Saber o que aconteceu e quando durante os anos de formação da Lua pode ajudar a explicar por que o satélite da Terra tem a aparência que tem hoje.

O verdadeiro interesse em estudar a Lua está no que ela pode nos dizer sobre a Terra. Como companheiras celestes com uma origem comum, os destinos da Terra e da Lua estão ligados. Mas, como um ‘criminoso astuto’, a Terra geologicamente ativa tem uma tendência a enterrar e destruir evidências de eventos passados. A Lua é uma parceira menos enganosa – a falta de atividade tectônica significa que os registros geológicos na superfície duram por eras.

Os cientistas podem analisar as evidências lunares para inferir o que também pode ter acontecido na Terra na mesma época. Por exemplo, na fatídica colisão que formou a Lua, a Terra se tornou inabitável – nada poderia ter sobrevivido a um evento tão catastrófico – e toda a sua água poderia ter evaporado, explica Greer. Nesse caso, a água deve ter sido devolvida ao nosso planeta em algum momento, talvez por meio do impacto de asteroides, que também teriam deixado pistas na Lua.

Embora o novo estudo date a conclusão da formação da Lua em um mínimo de 4,46 bilhões de anos, todo o processo, desde a colisão planetária até o eventual endurecimento, se desenrolou ao longo de milênios. Os zircões representam os vestígios finais do oceano de magma lunar – o último capítulo do início violento da Lua e o início de sua época mais tranquila.

Tanto Heck quanto Barboni não ficariam surpresos se futuros pesquisadores encontrassem um zircão mais antigo que produzisse uma idade ainda mais antiga para a Lua. Talvez um cristal mais antigo esteja no estoque lunar da Nasa, embora Heck diga que eles são raros. Ou talvez outros estejam esperando para serem descobertos na Lua, onde os humanos ainda não pisaram.

Várias missões estão sendo planejadas para trazer amostras lunares de onde ninguém foi antes. Em 2024, a China lançará uma missão robótica que devolverá amostras do lado mais distante da Lua, e a missão Artemis III da Nasa tem como objetivo pousar humanos no polo sul lunar em dezembro de 2025. As novas rochas coletadas nesses locais podem ajudar a refinar a história das origens da Lua.