Nossa Lua está se afastando lentamente da Terra nos últimos 2,5 bilhões de anos

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A Lua está atualmente se afastando 3,8 cm da Terra a cada ano. (Créditos: Shutterstock)

Traduzido por Julio Batista
Original de Joshua Davies e Margriet Lantink para The Conversation

Olhando para a Lua no céu noturno, você nunca imaginaria que ela está se afastando lentamente da Terra. Mas sabemos que está. Em 1969, as missões Apollo da NASA instalaram painéis refletivos na Lua. Estes mostraram que a Lua está atualmente se afastando 3,8 cm da Terra a cada ano.

Se pegarmos a atual taxa de recessão da Lua e a projetarmos de volta no tempo, acabamos com uma colisão entre a Terra e a Lua há cerca de 1,5 bilhão de anos. No entanto, a Lua foi formada há cerca de 4,5 bilhões de anos, o que significa que a atual taxa de recessão é um guia ruim para o passado.

Junto com nossos colegas pesquisadores da Universidade de Utrecht e da Universidade de Genebra, usamos uma combinação de técnicas para tentar obter informações sobre o passado distante do nosso Sistema Solar.

Recentemente, descobrimos o lugar perfeito para descobrir a história de longo prazo de nossa Lua retrocedendo no tempo. E não é do estudo da própria Lua, mas da leitura de sinais em antigas camadas de rocha na Terra. Nosso último estudo foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Leitura entre as camadas

No belo Parque Nacional Karijini, no oeste da Austrália, alguns desfiladeiros cortam sedimentos de 2,5 bilhões de anos, em camadas ritmadas. Esses sedimentos são formações de ferro em faixas, compreendendo camadas distintas de minerais ricos em ferro e sílica, outrora amplamente depositados no fundo do oceano e agora encontrados nas partes mais antigas da crosta terrestre.

Os penhascos em Joffre Falls mostram como camadas de formação de ferro marrom-avermelhada com menos de um metro de espessura são alternadas, em intervalos regulares, por horizontes mais escuros e mais finos.

O desfiladeiro de Joffre Falls no Parque Nacional Karijini, no oeste da Austrália, mostrando alternâncias regulares entre rocha marrom-avermelhada mais dura e uma rocha mais mole e rica em argila (indicada pelas setas) com uma espessura média de 85 cm. Essas alternâncias são atribuídas a mudanças climáticas passadas induzidas por variações na excentricidade da órbita da Terra. (Créditos: Frits Hilgen)

Os intervalos mais escuros são compostos por um tipo de rocha mais mole e mais suscetível à erosão. Um olhar mais atento aos afloramentos revela a presença de uma variação adicionalmente regular e em menor escala. Superfícies rochosas, que foram polidas pela água sazonal do rio que atravessa o desfiladeiro, revelam um padrão de camadas alternadas de branco, avermelhado e cinza-azulado.

Em 1972, o geólogo australiano AF Trendall levantou a questão sobre a origem das diferentes escalas de padrões cíclicos e recorrentes visíveis nessas camadas de rochas antigas. Ele sugeriu que os padrões podem estar relacionados a variações passadas no clima induzidas pelos chamados “ciclos de Milankovitch”.

Mudanças climáticas cíclicas

Os ciclos de Milankovitch descrevem como pequenas mudanças periódicas na forma da órbita da Terra e a orientação de seu eixo influenciam a distribuição da luz solar recebida pela Terra ao longo dos anos.

Neste momento, os ciclos dominantes de Milankovitch mudam a cada 400.000 anos, 100.000 anos, 41.000 anos e 21.000 anos. Essas variações exercem um forte controle sobre nosso clima por longos períodos de tempo.

Os principais exemplos da influência da forças climáticas de Milankovitch no passado são a ocorrência de períodos extremos de frio ou calor, bem como condições climáticas regionais mais úmidas ou secas.

Essas mudanças climáticas alteraram significativamente as condições na superfície da Terra, como o tamanho dos lagos. Eles são a explicação para o esverdeamento periódico do deserto do Saaraos baixos níveis de oxigênio no fundo do oceano. Os ciclos de Milankovitch também influenciaram a migração e evolução da flora e fauna, incluindo nossa própria espécie.

E as assinaturas dessas mudanças podem ser lidas através de mudanças cíclicas nas rochas sedimentares.

Camadas ritmicamente alternadas de rocha branca, avermelhada e/ou cinza-azulada com uma espessura média de cerca de 10 cm (ver setas). As alternâncias, interpretadas como um sinal do ciclo de precessão da Terra, nos ajudam a estimar a distância entre a Terra e a Lua há 2,46 bilhões de anos. (Créditos: Frits Hilgen)

Oscilações gravadas

A distância entre a Terra e a Lua está diretamente relacionada à frequência de um dos ciclos de Milankovitch – o ciclo de precessão climática. Este ciclo surge do movimento de precessão (oscilação) ou mudança de orientação do eixo de rotação da Terra ao longo do tempo. Este ciclo atualmente tem uma duração de ~21.000 anos, mas esse período teria sido mais curto no passado, quando a Lua estava mais próxima da Terra.

Isso significa que, se pudermos primeiro encontrar os ciclos de Milankovitch em sedimentos antigos e depois encontrar um sinal da oscilação da Terra e estabelecer seu período, podemos estimar a distância entre a Terra e a Lua no momento em que os sedimentos foram depositados.

Nossa pesquisa anterior mostrou que os ciclos de Milankovitch podem ser preservados em uma antiga formação de ferro em faixas na África do Sul, apoiando assim a teoria de Trendall.

As formações ricas em ferro da Austrália provavelmente foram depositadas no mesmo oceano que as rochas sul-africanas, há cerca de 2,5 bilhões de anos. No entanto, as variações cíclicas nas rochas australianas são mais bem expostas, permitindo-nos estudar as variações com uma resolução muito maior.

Nossa análise da formação rica em ferro australiana mostrou que as rochas continham múltiplas escalas de variações cíclicas que se repetem aproximadamente em intervalos de 10 e 85 cm. Ao combinar essas espessuras com a velocidade com que os sedimentos foram depositados, descobrimos que essas variações cíclicas ocorreram aproximadamente a cada 11.000 anos e 100.000 anos.

Portanto, nossa análise sugeriu que o ciclo de 11.000 anos observado nas rochas provavelmente está relacionado ao ciclo de precessão climática, tendo um período muito mais curto do que os atuais ~21.000 anos. Usamos então este sinal de precessão para calcular a distância entre a Terra e a Lua há 2,46 bilhões de anos.

Descobrimos que a Lua estava cerca de 60.000 quilômetros mais perto da Terra (essa distância é cerca de 1,5 vezes a circunferência da Terra). Isso tornaria a duração de um dia muito mais curta do que é agora, em aproximadamente 17 horas, em vez das atuais 24 horas.

Descobrimos que a lua estava cerca de 60.000 quilômetros mais perto da Terra há 2,46 bilhões de anos. (Créditos: Shutterstock)

Entendendo a dinâmica do Sistema Solar

A pesquisa em astronomia forneceu modelos para a formação do nosso Sistema Solar observações das condições atuais.

Nosso estudo e algumas pesquisas de outros representam um dos únicos métodos para obter dados reais sobre a evolução do nosso Sistema Solar, e serão cruciais para futuros modelos do sistema Terra-Lua.

É bastante surpreendente que a dinâmica passada do Sistema Solar possa ser determinada a partir de pequenas variações em rochas sedimentares antigas. No entanto, um dado importante não nos dá uma compreensão completa da evolução do sistema Terra-Lua.

Agora precisamos de outros dados confiáveis ​​e novas abordagens de modelagem para traçar a evolução da Lua ao longo do tempo. E nossa equipe de pesquisa já começou a busca pelo próximo conjunto de rochas que podem nos ajudar a descobrir mais pistas sobre a história do Sistema Solar.