Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio usaram simulações para mostrar que um pequeno telescópio de raios X recém-desenvolvido pode ajudar a criar um mapa químico de toda a superfície lunar — um grande passo para entender como a Lua se formou, mudou e evoluiu ao longo do tempo. Porque, convenhamos, não vamos conseguir amostras de todas as crateras tão cedo.

A modelagem detalhada, que incluiu tanto o detector do telescópio quanto uma missão realista de satélite orbitando a Lua, sugere que um telescópio poderia mapear cinco elementos importantes em cerca de dois anos. Um conjunto maior de cinco por cinco detectores poderia produzir mapas mais nítidos e concluir o trabalho mais rapidamente. Por que fazer em dois anos o que se pode fazer em um com 25 telescópios?

A história geológica da Lua ainda não é totalmente compreendida, em grande parte porque os cientistas ainda não têm um mapa geoquímico completo da superfície lunar. Como os pesquisadores não podem simplesmente coletar amostras de todas as partes da Lua — logística, sabe como é — eles precisam confiar em métodos de sensoriamento remoto, como a imagem por fluorescência de raios X. Detectores apontam para a Lua para capturar raios X emitidos por elementos específicos após serem atingidos pela radiação solar, revelando quais elementos estão presentes em diferentes regiões.

Observações anteriores das missões Apollo e Chandrayaan produziram mapas parciais úteis, mas um mapa global completo ainda é ilusório. As missões têm tempo limitado para coletar sinais de raios X impulsionados pela luz solar, e os detectores podem se degradar durante longos períodos no espaço. O problema é especialmente agudo perto dos polos lunares, onde os raios X solares são mais fracos.

Para enfrentar esses obstáculos, uma equipe liderada por Airi Toida e pelo Prof. Yuichiro Ezoe propôs o uso de um telescópio compacto de raios X em um satélite orbitando a Lua. O telescópio, originalmente projetado para estudar a magnetosfera da Terra, pesa menos de dez quilos — pequeno o suficiente para ser prático em observações lunares de longo prazo. Telescópios tradicionais de raios X são frequentemente grandes e pesados demais para esse tipo de missão. O detector também foi testado em condições de radiação muito mais severas do que as esperadas na órbita lunar.

Os pesquisadores então adicionaram as especificações do telescópio em uma simulação numérica para testar se uma missão de satélite poderia mapear a Lua com sucesso. Assumindo 300 erupções solares por ano e um único telescópio a bordo de um satélite em órbita lunar, a simulação mostrou que toda a superfície lunar poderia ser mapeada para cinco elementos (oxigênio, ferro, magnésio, alumínio, silício) em dois anos, usando um tamanho de grade de 70 x 70 quilômetros.

Como o telescópio é tão compacto, a equipe também examinou um satélite carregando um conjunto de cinco por cinco telescópios. De acordo com as simulações, este sistema de 25 telescópios poderia reduzir o tempo da missão para um ano. Com dois anos de operação, também poderia mapear o sódio, enquanto melhora o tamanho da grade para 30 x 30 quilômetros.

Se algum desses conceitos de missão se tornar realidade, produziria o primeiro mapa completo de abundância elementar em toda a Lua — dando aos cientistas uma nova ferramenta poderosa para estudar a geologia lunar e reconstruir a longa e complexa história da Lua. Este trabalho foi apoiado pelo JSPS KAKENHI Grant Number 21H04972. Materiais fornecidos pela Universidade Metropolitana de Tóquio.