A LCROSS era uma missão incomum, na medida em que dependia de um impacto para estudar um corpo planetário. A missão não era apenas incomum, como também a pluma de ejeta produzida ao lançar um foguete de centauro oco na Lua.
"Um impacto normal com um impactador sólido lança detritos para fora mais do que para cima, como um abajur invertido que fica cada vez mais amplo à medida que sai", disse Pete Schultz, da Brown University e membro da equipe científica da LCROSS. "Mas a configuração de um impactador oco - o impulsionador de foguete vazio - criou uma pluma que possuía uma pluma de ângulo baixo, mas mais importante, também uma pluma de ângulo muito proeminente que disparou quase em linha reta".
Essa pluma alta elevou os detritos o suficiente para que fosse iluminada pela luz solar e pudesse ser estudada por naves espaciais.
Mesmo que a pluma não tenha sido vista da Terra, como foi anunciado antes do impacto, foi vista tanto pela espaçonave de pastoreio LCROSS quanto pelo Orbiter de Reconhecimento Lunar. Usar o Centauro gasto não foi tanto pelo design da missão, mas pelo que estava disponível. Mas acabou por ser uma ótima escolha.
"Acho que tivemos muita sorte", disse Schultz à Space Magazine em uma entrevista por telefone nesta semana. “Penso em outro design e podemos ter um resultado muito diferente. Pode não haver muitos detritos à luz do sol e a pluma teria sido muito temporária.
Para que os detritos subissem o suficiente para entrar na luz do sol, ele teve que subir cerca de 800 metros acima do fundo da cratera.
“Para colocar isso em perspectiva”, disse Schultz, “tivemos que jogar detritos duas vezes a altura da Torre Sears, o edifício mais alto dos EUA. Agora a Lua tem menos gravidade, por isso, se a trouxermos de volta à Terra e compará-la, é como tentar jogar uma bola no topo do Monumento a Washington. Portanto, há muita gravidade a ser superada, e acontece que esse impacto foi causado porque usamos um impactador oco. ”
Quando o foguete atingiu e a cratera começou a se formar, a superfície lunar entrou em colapso e disparou para cima - quase como um jato - em direção à luz do sol, levando consigo os voláteis presos no regolito.
Para descobrir como seria o impacto, Schultz e sua equipe, que incluía a estudante Brendan Hermalyn, fizeram pequenos impactos e modelagem. Seus testes foram realizados apenas alguns meses antes do impacto real e usaram pequenos projéteis de meia polegada em diferentes superfícies.
"A maioria dos impactos, quando os modelamos, assumimos que os impactadores são sólidos", disse Schultz. “Fizemos experimentos, com projéteis sólidos e ocos, e quando usamos o projétil oco, tivemos uma verdadeira surpresa. Não só vimos os detritos se movendo para fora, mas também para cima. ”
“Realmente não sabíamos exatamente o que veríamos no impacto real do LCROSS, mas nossos testes explicaram muito”, continuou Schultz, “explicando por que vimos o que fizemos e por que vimos a pluma por tanto tempo. . Se tivesse saído como um abajur invertido ou um funil em expansão, os destroços teriam subido e descido e provavelmente teriam sido feitos em cerca de 20 segundos. Em vez disso, continuou chegando.
Mas houve alguns momentos esperados. Quando a espaçonave de pastoreio LCROSS se aproximou da superfície lunar, Tony Colaprete e a equipe reajustaram as exposições nas câmeras e a equipe conseguiu realmente ver a superfície da Lua nos segundos finais antes do impacto.
"Isso foi ótimo", disse Schultz. “Isso significa que conseguimos ver a cratera, fomos capazes de obter uma estimativa do tamanho da cratera e fez sentido com o que nossas previsões haviam dito. Mas também pudemos ver os restos dessa pluma de alto ângulo ainda retornando à superfície. Isso deve ter sido gravado quase direto no espaço e agora estava voltando para a Lua. Nós a vimos como uma nuvem muito difusa e vimos as partes restantes do regolito voltando para baixo, como uma fonte. Para mim, essa foi a parte mais emocionante. ”
Schultz disse que estava nervoso durante o impacto.
"Tenho que confessar que estávamos usando alfinetes e agulhas", disse ele, "pois isso era algo muito maior do que as experiências do uso de projéteis de meia polegada e não sabíamos se ele aumentaria. Estávamos lidando com algo que parecia um ônibus escolar sem filhos a bordo que batia na Lua e não sabíamos se isso se comportaria da mesma maneira que nossos modelos menores. ”
E, apesar de a pluma ter agido como os modelos, houve muitas surpresas - tanto no impacto quanto no que foi descoberto agora na Cabeus Crater.
"Sabíamos quando ele atingiria a superfície - sabemos quão rápido estávamos e onde estávamos acima da superfície - e ocorreu um atraso antes de vermos o flash e isso foi realmente uma surpresa", Schultz disse. “Foi um atraso de cerca de meio segundo e depois demorou cerca de um terço de segundo antes de começar a subir e ficar mais brilhante. A coisa toda levou sete décimos de segundo antes de começar a brilhar. Essa é a marca de uma superfície macia.
Schultz disse que eles sabem que era provavelmente uma superfície "fofa" dos experimentos e modelagem e das comparações com a missão Deep Impact, da qual ele era um co-investigador.
"Uma das primeiras coisas que percebemos foi que esse não é o seu regolito normal - o que você costuma pensar da Lua", disse Schultz. “Observamos o flash e procuramos que tipo de espectro vimos. O espectro tem as impressões digitais da composição dos elementos e compostos. Estávamos esperando por causa da baixa velocidade que realmente não conseguiríamos ver muito. Mas, em vez disso, imediatamente recebemos alguns acertos, conseguimos ver uma emissão repentina de OH, que é uma característica nesse comprimento de onda de um subproduto do aquecimento da água. Então, a próxima exposição de 2 segundos foi quando as coisas começaram a emergir, o espectro geral ficou mais claro, o que significava que estávamos vendo mais poeira. Mas então vimos esse grande pico gigante de sódio, como um farol, uma linha de sódio muito brilhante. ”
E havia outras duas linhas muito estranhas. "A melhor associação que conseguimos encontrar foi a prata", disse Schultz. “Isso foi uma surpresa. Então todas essas outras linhas de emissão começaram a surgir à medida que mais material entrava na luz solar. Isso sugere que estávamos jogando a poeira na luz do sol, e os voláteis que haviam sido congelados no tempo, literalmente, nas sombras de Cabeus estavam esquentando e sendo liberados. ”
Alguns desses compostos incluem não apenas água e OH, mas também coisas como monóxido de carbono, dióxido de carbono e metano, "coisas nas quais não pensamos quando falamos sobre a Lua", disse Schultz. “Esses são compostos que pensamos quando pensamos em cometas, então agora estamos em uma posição de que talvez o que estamos vendo nos pólos seja o resultado de uma longa história de impactos que trazem consigo muito desse tipo de material. " (Leia nossa entrevista com Tony Colaprete para obter mais informações sobre os resultados recentes do LCROSS.)
Mas ninguém sabe ao certo como a Lua pode se apegar a esses voláteis e como eles acabam nas crateras polares.
Para descobrir isso, Schultz disse que são necessárias mais missões à Lua.
"Embora os astronautas da Apollo estivessem lá, agora estamos descobrindo coisas, 40 anos depois, que estão fazendo nossas cabeças se afastarem de tudo isso com as novas informações", disse Schultz. "Isso mostra que você pode visitar e pensar que conhece um lugar, mas precisa voltar e talvez até morar lá".
Schultz disse que, como experimentalista, nunca se pode sentir convencido, mas vendo como a pluma se comportou exatamente como seus modelos, ele e sua equipe ficaram muito felizes. “As experiências estão deixando a natureza ensinar-lhe lições e é por isso que elas são muito interessantes. Somos humilhados quase diariamente.
