Um grupo de cientistas liderado pelo Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (MPS), da Alemanha, estudou 17 crateras da Lua que nunca recebem luz solar, obtendo imagens com uma nitidez sem precedentes, graças a um software de Inteligência Artificial.

Crateras desse tipo podem conter água congelada, o que as torna alvos interessantes para futuras missões lunares. De acordo com o site Phys, os pesquisadores se concentraram ainda mais em crateras relativamente pequenas e acessíveis, cercadas por encostas suaves. 

publicidade

Três dessas crateras ficaram dentro da recém-anunciada área da missão do Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) da Nasa, rover que está programado para pousar na Lua em 2023. 

As 17 crateras e depressões recentemente estudadas estão localizadas perto do Polo Sul da Lua. Elas medem de 0,18 a 54 quilômetros quadrados. Imagem: MPS / Universidade de Oxford / NASA Ames Research Center / FDL / SETI Institute

Como esses buracos são permanentemente sombreados, é difícil obter boas imagens, e os esforços até agora têm contado com longos tempos de exposição, resultando em manchas e resolução mais baixa. 

No novo estudo, aproveitando a luz do Sol refletida nas colinas próximas e um novo método de processamento, os pesquisadores agora produziram imagens entre 1 a 2 metros por pixel, o que é igual ou muito próximo das câmeras de melhor capacidade do mercado.

Baixa temperatura das crateras lunares poderia favorecer presença de água congelada 

Sabe-se que a Lua é um deserto frio e seco. Ao contrário da Terra, ela não é envolta por uma atmosfera protetora, e a água que existia durante sua formação há muito evaporou sob a influência da radiação solar, escapando para o espaço. 

No entanto, crateras e depressões nas regiões polares dão alguma razão para ter esperança de recursos hídricos limitados. Cientistas do MPS, em parceria com pesquisadores da Universidade de Oxford e do Centro de Pesquisa Ames da Nasa, agora puderam examinar mais de perto algumas dessas regiões.

“Perto dos polos lunares norte e sul, a luz solar incidente entra nas crateras e nas depressões em um ângulo muito raso, e alguns de seus andares nunca são atingidos”, disse o cientista Valentin Bickel, primeiro autor do novo artigo, que foi publicado na Nature Communications. 

Nessa “noite eterna”, as temperaturas em alguns lugares são tão frias que se espera que a água congelada tenha durado milhões de anos. Impactos de cometas ou asteroides poderiam tê-la liberado. Outras hipóteses é que a água poderia ter sido liberada por erupções vulcânicas ou formada pela interação da superfície com o vento solar. 

Medidas de fluxo de nêutrons e radiação infravermelha obtidas por sondas espaciais nos últimos anos indicam a presença de água nessas regiões. O satélite de observação e detecção da cratera lunar da Nasa LCROSS forneceu uma prova direta: doze anos atrás, a sonda disparou um projétil na cratera do polo sul sombreada Cabeus. Como uma análise posterior mostrou, a nuvem de poeira emitida para o espaço continha uma quantidade considerável de água.

As regiões permanentemente escuras não são apenas de interesse científico. Se os humanos, algum dia, passarem longos períodos de tempo no nosso satélite natural, a água será um recurso valioso – e crateras sombreadas e depressões serão um destino importante. 

Inteligência Artificial permite imagens sem ruídos

Como o rover VIPER vai explorar a região do Polo Sul em 2023, ele entrará nessas crateras. Para obter uma imagem precisa de sua topografia e geologia com antecedência – para fins de planejamento de missão – imagens de sondas espaciais são indispensáveis. O Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) da Nasa fornece essas imagens desde 2009, mas, com certa dificuldade de precisão.

Uma cratera ainda sem nome na região polar sul da Lua, localizada no planalto Leibnitz, nas proximidades da área de missão alvo do rover VIPER, da Nasa. A imagem à esquerda mostra uma foto tirada pelo LRO. Nela, o interior da cratera quase não é visível. O segundo quadrante mostra a mesma imagem, depois de ser processada com o algoritmo de aprendizado de máquina HORUS. Crédito: Esquerda: Nasa / LROC / GSFC / ASU; À direita: MPS / Universidade de Oxford / Nasa Ames Research Center / FDL / SETI Institute

“Como a espaçonave está em movimento, as imagens do LRO ficam completamente borradas em longos tempos de exposição”, explica Ben Moseley, da Universidade de Oxford, coautor do estudo. 

Em tempos de exposição curtos, a resolução espacial é muito melhor. No entanto, devido à pequena quantidade de luz disponível, essas imagens são dominadas por ruído, tornando difícil distinguir características geológicas reais.

Para resolver esses problemas, os cientistas desenvolveram um algoritmo de aprendizado de máquina chamado Hyper-effective nOise Removal U-net Software – HORUS (algo como Software U-net de remoção de ruídos hipereficaz, em tradução livre).

O HORUS “limpa” essas imagens comprometidas. Ele usa mais de 70 mil imagens de calibração LRO obtidas no lado escuro da Lua, bem como informações sobre a temperatura da câmera e a trajetória da espaçonave para distinguir quais estruturas na imagem são “poluição” e quais são reais. 

Dessa forma, os pesquisadores podem alcançar uma resolução cerca de cinco a dez vezes maior do que a resolução de todas as imagens disponíveis anteriormente.

Leia mais:

Com esse método, eles puderam reavaliar imagens de crateras sombreadas da região do polo sul lunar, que têm entre 0,18 e 54 quilômetros quadrados de tamanho. 

Nas imagens resultantes, pequenas estruturas geológicas com apenas alguns metros de diâmetro podem ser discernidas com muito mais clareza do que antes. Essas estruturas incluem rochas ou crateras muito pequenas, que podem ser encontradas em toda a superfície lunar. Como a Lua não tem atmosfera, meteoritos muito pequenos caem repetidamente em sua superfície e criam essas minicrateras.

“Com a ajuda das novas imagens do HORUS, agora é possível entender a geologia das regiões sombreadas lunares muito melhor do que antes”, explica Moseley. 

Software permite distinguir o que é real do que não passa de manchas nas imagens

Por exemplo, o número e a forma das pequenas crateras fornecem informações sobre a idade e a composição da superfície. Também torna mais fácil identificar possíveis obstáculos e perigos para rovers ou astronautas. 

Em uma das crateras estudadas, localizada no Leibnitz Plateau, os pesquisadores descobriram uma minicratera incrivelmente brilhante. “Sua cor lustrosa pode indicar que essa cratera é relativamente jovem”, diz Bickel. Os pesquisadores acreditam que como essa cicatriz recente permite uma visão bastante desimpedida das camadas mais profundas, esse local pode ser um alvo interessante para missões futuras.

Em relação especificamente à água, as novas imagens não fornecem evidências de água congelada na superfície, como manchas brilhantes. “Algumas das regiões que almejamos podem ser um pouco quentes demais”, especula Bickel. 

É provável que a água lunar não exista como um depósito claramente visível na superfície – em vez disso, ela poderia estar misturada com o regolito e a poeira, ou pode estar escondida no subsolo.

Para resolver esse mistério e outras questões, o próximo passo é usar o HORUS para estudar o maior número possível de regiões sombreadas. “Na pesquisa atual, queríamos mostrar o que nosso algoritmo pode fazer. Agora, queremos aplicá-lo da forma mais abrangente possível”, diz Bickel.

Já assistiu aos novos vídeos no YouTube do Olhar Digital? Inscreva-se no canal!