Resumo:
Durante muito tempo, a extrema assimetria entre os lados anterior e posterior da Lua em termos de topografia, espessura da crosta e composição química sempre foi um dos mistérios centrais não resolvidos mais convincentes no campo da ciência planetária. Um mais recente estudo de simulação numérica conduzido por uma equipa internacional conjunta de cientistas planetários fornece uma explicação teórica muito convincente para este mistério centenário: os resultados publicados numa revista astronómica de renome mostram que nas fases iniciais da evolução da Lua, um enorme objecto anão ao nível de um planeta impactou violentamente a região do pólo sul da Lua. A profunda coluna de calor gerada pelo impacto agitou violentamente a estrutura interna da Lua, mudando fundamentalmente a trajetória de migração do material do manto lunar e, finalmente, criando o padrão assimétrico de "dupla face" da Lua visto hoje.
A compreensão da humanidade sobre a assimetria da Lua começou no início da era da exploração espacial. A parte frontal da Lua voltada para a Terra é pontilhada por vastas, planas e mais escuras "marias lunares". Estes mares são essencialmente planícies preenchidas por enormes fluxos de lava basáltica vulcânica há milhares de milhões de anos. Além disso, a parte frontal da Lua também é rica em elementos de aquecimento radioativos chamados "KREEP" (em homenagem à abreviatura inglesa de potássio, elementos de terras raras e fósforo) e metais pesados como o titânio. Em contraste, o lado oposto da Lua voltado para longe da Terra apresenta uma aparência completamente diferente - quase não há grande área de mares lunares basálticos, a crosta é muito mais espessa do que o lado frontal, a superfície é densamente coberta por antigas crateras de impacto e há uma extrema falta de elementos geradores de calor radioativos. O motivo pelo qual o mesmo satélite natural forma duas "faces" completamente diferentes no mesmo ambiente de evolução celestial desencadeou inúmeras conjecturas acadêmicas intensas na comunidade acadêmica durante décadas.
Para identificar completamente esta força motriz profunda, a equipa de investigação baseou-se em códigos de dinâmica planetária de alta precisão e agrupamentos de supercomputadores para realizar uma simulação multifísica em escala real do processo inicial de arrefecimento do oceano de magma da Lua e da dinâmica de colisão celestial. Os cientistas concentraram a sua atenção na famosa "Bacia Pólo Sul-Aitken" (Bacia SPA) no outro lado da Lua - uma das maiores estruturas de impacto conhecidas no sistema solar, abrangendo mais de 2.500 quilómetros. Os resultados da simulação mostram que há cerca de 4,3 mil milhões de anos, durante o período crítico da janela, quando o oceano de magma na superfície da Lua não tinha solidificado completamente, um corpo celeste gigante com um diâmetro de várias centenas de quilómetros atingiu o pólo sul da Lua a uma velocidade relativa muito elevada, injectando instantaneamente energia cinética e térmica imensurável no interior da Lua.
O poderoso impacto não só criou uma enorme bacia com vários quilómetros de profundidade na superfície lunar, mas também criou uma pluma térmica gigante em grande escala nas profundezas da Lua. Esta anomalia térmica de aquecimento contínuo destruiu o equilíbrio original de subsidência gravitacional e convecção térmica dentro da lua. Como uma enorme bomba subterrânea, a camada de fusão KREEP, que pode ter sido distribuída uniformemente nas profundezas da lua e rica em elementos geradores de calor radioativos (tório, urânio e potássio), foi fortemente empurrada e conduzida ao longo da astenosfera do manto lunar até a outra extremidade da lua - a região frontal do Procellarium da lua que agora está voltada para a Terra.
Com o enriquecimento assimétrico em grande escala de materiais de aquecimento radioativos com meias-vidas longas nas profundezas da frente da Lua, o calor de decomposição continuamente liberado por esses elementos continuou a aquecer as rochas do manto lunar sobrejacentes por centenas de milhões ou até bilhões de anos, provocando a refusão local periódica em grande escala e, por fim, desencadeando erupções vulcânicas violentas e duradouras. A lava basáltica irrompeu repetidamente pela crosta frontal relativamente fina e foi expelida, enchendo bacias antigas e condensando-se nos escuros mares lunares visíveis hoje a olho nu; no outro lado da Lua, porque a maior parte do material de aquecimento foi expelido pela dinâmica do impacto, o manto lunar posterior, que carece de fontes profundas de calor sustentadas, arrefeceu e solidificou rapidamente. A crosta não só manteve o seu estado original de espessura, mas também evitou ser coberta pela lava vulcânica subsequente.
Físicos planetários apontaram que este estudo de simulação não apenas conecta perfeitamente o evento de impacto gigante na Bacia Antártica-Aitken com o enriquecimento de rocha KREEP único e a história vulcânica na parte frontal da Lua na mesma cadeia dinâmica pela primeira vez, mas também fornece uma base teórica decisiva para reinterpretar as amostras geológicas in-situ trazidas do outro lado da Lua e das regiões polares pela Chang'e-6 e pelo programa Artemis no futuro. A pesquisa provou que nos estágios iniciais da formação de planetas terrestres e grandes satélites, uma única colisão catastrófica de grandes corpos foi suficiente para reorganizar completamente a rota de evolução térmica profunda e o processo de diferenciação geoquímica do corpo celeste. Este mecanismo também tem implicações de longo alcance para a compreensão da origem das diversas formas de relevo de Mercúrio, Marte e até mesmo de exoplanetas rochosos.
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