Uma pesquisa recente detalha a possibilidade de empregar a Lua, o satélite natural da Terra, como um imenso detector de ondas gravitacionais, pesando cerca de 73 quintilhões de toneladas. Os cientistas envolvidos sugerem que o corpo celeste seria capaz de amplificar os sinais sísmicos gerados pela passagem dessas ondas.

Para um melhor entendimento, as ondas gravitacionais são distorções no espaço-tempo, inicialmente previstas por Albert Einstein em 1916 como parte de sua teoria da relatividade geral.

O físico Barry C. Barish, laureado com o Nobel e ligado ao California Institute of Technology, explicou em um artigo que, dentro dessa teoria, aglomerados de massa ou energia alteram o espaço-tempo. Variações na forma ou localização desses objetos provocam uma distorção que se espalha pelo universo à velocidade da luz, caracterizando uma onda gravitacional.

A detecção dessas ondas não é uma tarefa simples; apenas em 2015 elas foram identificadas e confirmadas pela primeira vez pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO).

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Equipamentos como o LIGO, embora demandem um tamanho considerável para operar, possuem um princípio de funcionamento relativamente fácil de compreender.

Professor Ed Daw, da Universidade de Sheffield, explicou em um artigo que, para construir um interferômetro de ondas gravitacionais, são necessários apenas dois feixes de luz que se deslocam entre pares de espelhos em tubos orientados em direções distintas, como norte e oeste.

A passagem de uma onda gravitacional provoca o estiramento do espaço em uma direção e sua contração na direção perpendicular.

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Na Terra, essa ação faria com que os espelhos se movessem minimamente, diminuindo a distância entre um par e aumentando entre outro. Esse movimento é, na verdade, a reação dos espelhos ao estiramento e compressão do espaço-tempo.

Como, então, a Lua pode ser transformada em um equipamento assim? O conceito não envolve a construção de um detector em sua superfície, mas sim utilizar o próprio satélite natural como um sensor, com apoio da sismologia.

Quando as ondas gravitacionais atravessam a Lua, espera-se que o corpo celeste se estique e se comprima ligeiramente. A premissa central é registrar essa deformação ao mensurar as vibrações sísmicas resultantes que atingem um sismômetro instalado.

Jan Harms, do Gran Sasso Science Institute, explicou que a onda gravitacional viria de um local muito distante, como o universo primordial, alcançaria a Lua e a faria vibrar como um sino. Segundo ele, seria possível posicionar sensores na superfície lunar para detectar suas deformações ou vibrações.

Essa concepção, na verdade, não é recente, remontando à era Apollo. A missão Apollo 17 da NASA, por exemplo, instalou o Experimento de Gravímetro de Superfície Lunar na Lua com o propósito de detectar ondas gravitacionais por meio desse método.

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Contudo, o equipamento não operou satisfatoriamente após a instalação, e nenhuma onda gravitacional foi identificada durante sua passagem pela Lua.

Como considerar as irregularidades da superfície lunar

Em um estudo recente, pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade de Pequim buscaram aprimorar a modelagem do funcionamento de um detector dessa natureza.

Enquanto tentativas anteriores empregavam modelos idealizados da Lua, desconsiderando suas crateras e superfície irregular, essa equipe desenvolveu uma nova representação mais fiel do satélite natural.

Em seu artigo, o grupo de cientistas aponta que modelos teóricos indicam a Lua como um potencial detector ressonante, mas a influência desconhecida de sua superfície acidentada e interior heterogêneo dificultava a modelagem precisa de sua resposta. Eles afirmam ter resolvido essa incerteza de longa data ao criar o primeiro modelo bidimensional de alta resolução da resposta lunar às ondas gravitacionais, considerado mais realista que os anteriores.

Com o auxílio do modelo, a equipe conseguiu determinar os locais na Lua onde os sinais de ondas gravitacionais seriam mais facilmente detectáveis. O objetivo é auxiliar na escolha do ponto de pouso para a missão chinesa Chang’e-7, que levará o primeiro sismômetro lunar de banda larga.

Durante esse procedimento, os pesquisadores descobriram a existência de regiões capazes de amplificar significativamente os sinais, especialmente para frequências de ondas gravitacionais que são desafiadoras ou impossíveis de investigar com os detectores terrestres atuais.

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A equipe esclarece que, em média, o sinal sísmico pode ter uma amplificação de 10% em áreas com crosta mais espessa. Em certas faixas de frequência restritas, essa amplificação pode superar até mesmo uma ordem de magnitude.

Adicionalmente, destacaram que áreas com crosta mais espessa, notadamente as terras altas do lado afastado da Lua, mostram consistentemente uma amplificação do sinal de ondas gravitacionais, oferecendo, assim, melhores perspectivas para sua detecção.

Embora mais pesquisas sejam necessárias para o desenvolvimento de sismômetros e a precisão dos locais de pouso, é crível que a humanidade possa iniciar a detecção de ondas gravitacionais utilizando a totalidade da Lua.

Xian Chen, professor de astrofísica na Universidade de Pequim, acrescentou que a Lua pode “ressoar mais intensamente” em resposta às ondas gravitacionais do que se imaginava. Ele explicou que, historicamente, o fator ausente nas análises era a variação na espessura da crosta lunar. O especialista considera que o trabalho atual é fundamental para a escolha dos locais de instalação de futuros sismômetros lunares, e decisões mais bem embasadas aprimorariam significativamente o retorno científico dos projetos de sismologia lunar.