Marte: Encontrado Pico de Oxigénio Misterioso

Esta descoberta revela alguns dos enigmas químicos que precisamos de desvendar para que as futuras missões a Marte consigam procurar vida de forma adequada.quinta-feira, 28 de novembro de 2019

Depois de mais de 6 anos a vaguear pelo ar gélido e rarefeito do planeta vermelho, a sonda Curiosity da NASA fez uma descoberta surpreendente: existe mais gás oxigénio na atmosfera marciana do que os cientistas pensavam, e tem um comportamento estranho.

Na primavera e no verão de Marte, os níveis de oxigénio atingem as 400 partes extra por milhão, ou 30% acima do que os investigadores esperavam encontrar – com base no comportamento de outros gases na atmosfera do planeta vermelho. Este pico de oxigénio parece estar correlacionado parcialmente com outro mistério gasoso: um fluxo e refluxo sazonal de metano atmosférico.

"Marte enganou-nos novamente!", diz Sushil Atreya, cientista planetário na Universidade de Michigan que integra a equipa que publicou os dados no Journal of Geophysical Research: Planets.

Apesar de ser tentador pensar em fotossíntese quando ouvimos falar de oxigénio na atmosfera de um planeta, sabe-se que o oxigénio em Marte é produzido por processos não-vivos, e estas descobertas não provam necessariamente a existência de vida. Em vez disso, os resultados destacam as lacunas existentes na nossa compreensão sobre a química na superfície do planeta vermelho, lacunas que devem ser preenchidas se quisermos procurar evidências diretas de marcianos – passados ou presentes.

Durante o próximo verão, para perseguir este objetivo, quatro nações vão lançar missões a Marte, incluindo a sonda Mars 2020 da NASA que vai armazenar amostras para um futuro regresso à Terra. A União Europeia e a Rússia também se uniram à missão ExoMars, que inclui a sonda Rosalind Franklin – um explorador robótico que vai perfurar mais de 1.80 metros na superfície marciana, explorando a química interna do planeta vermelho melhor do que nunca. (A sonda InSight da NASA também descobriu pulsações magnéticas misteriosas em Marte.)

"Tal como acontece com qualquer sistema planetário novo, a presença de vida é uma explicação de último recurso", diz a autora principal do estudo, Melissa Trainer, cientista planetária no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. "Precisamos de saber detalhadamente como é que Marte opera enquanto sistema."

Gases erráticos
Muito do que sabemos sobre a atmosfera de Marte vem de medições feitas por telescópios terrestres, ou orbitais em Marte, que conseguem procurar sinais químicos para revelar uma composição global, incluindo os níveis de oxigénio. E os cientistas sabiam de antemão que este oxigénio podia ser produzido por meios não biológicos.

À medida que a luz ultravioleta do sol se transforma em dióxido de carbono e vapor de água na atmosfera de Marte, quebra as moléculas nos seus componentes, criando oxigénio molecular ou O2. Eventualmente, este O2 passa por outro conjunto de reações químicas para formar CO2, completando assim o ciclo. Uma molécula individual de O2 consegue permanecer na atmosfera de Marte durante pelo menos 10 anos, ou várias décadas. Este O2 formado pela luz solar compõe cerca de 0.13% da atmosfera moderna do planeta vermelho.

Devido à estabilidade do oxigénio a longo prazo, os investigadores acreditavam que, em Marte, este elemento químico se comportaria essencialmente como um gás não reativo, fluindo e refluindo como os gases inertes – árgon e nitrogénio. Mas, devido à poeira e a outros fatores presentes na atmosfera do planeta vermelho, os telescópios não conseguem obter dados confiáveis sobre o ar exatamente acima da superfície. É aí que entra a sonda Curiosity. Esta sonda está a percorrer solo marciano desde 2012, e o seu conjunto de dados sobre o ar local é o mais completo até agora.

“Estas medições não têm precedentes”, diz Melissa.

As leituras da Curiosity revelam que o oxigénio de Marte tem um comportamento errático. Os níveis de O2 não só aumentam a cada ano marciano, como os picos são irregulares de uns anos para os outros.

“Quando vimos isto pela primeira vez, a minha reação foi... isto é completamente bizarro”, diz Shushil Atreya.

Para além disso, o pico de oxigénio parece estranhamente semelhante ao pico sazonal de metano, um gás que na Terra é frequentemente associado à vida. As concentrações de ambos os gases diminuem no outono e no inverno, aumentando durante a primavera e no verão, mas com algumas diferenças importantes. Durante o ano marciano, o oxigénio começa a aumentar mais cedo do que o metano e, ao contrário dos picos irregulares de oxigénio, os picos de metano são anualmente consistentes.

"É uma faceta completamente nova deste mistério – achamos que isto é muito intrigante e estamos muito interessados em descobrir se existe uma correlação entre os dois", diz Melissa. "Ambos podem ter uma fonte na superfície, mas não sabemos se o ponto de origem é o mesmo.”

Rápido e curioso
Por enquanto, não existem suspeitos óbvios para este pico de oxigénio. O processo habitual conduzido pela luz solar, que forma o O2 marciano, não acontece com rapidez suficiente para explicar este aumento súbito. Por isso, Melissa e os seus colegas focaram as atenções na superfície do planeta vermelho, onde existem muitos químicos que contêm oxigénio.

Os percloratos, sais tóxicos estáveis encontrados em solo marciano, são potenciais suspeitos. Em princípio, a radiação cósmica que atinge o planeta vermelho pode quebrar os percloratos em compostos mais reativos que, por sua vez, libertam O2. Mas os investigadores dizem que este processo acontece com um milionésimo da velocidade necessária para explicar o pico anual.

A EXPLORAÇÃO DE MARTE EM IMAGENS

Outra possibilidade é o peróxido de hidrogénio, parente instável da água. Na Terra, este gás é usado como um antisséptico. Mas em Marte, o peróxido de hidrogénio também é produzido de forma continuada, à medida que a luz solar quebra o dióxido de carbono e o vapor de água, compondo uma pequena parte da atmosfera marciana. Os modelos químicos sugerem que este peróxido de hidrogénio se pode difundir no solo marciano e ficar colado a partículas em profundidades de até 3 metros, formando uma espécie de reservatório de oxigénio subterrâneo.

Mas mesmo partindo do pressuposto que o peróxido de hidrogénio consegue permanecer no solo durante 10 milhões de anos, a equipa de Melissa diz que este processo é responsável por apenas um décimo das moléculas de oxigénio necessárias para explicar o pico.

A equipa também reexaminou os resultados da sonda Viking, da década de 1970, que revelou que a humidificação do solo marciano libertava uma quantidade surpreendente de oxigénio. Mas Melissa e a equipa não acreditam que isto esteja diretamente relacionado com as suas observações. Por um lado, as experiências da Viking foram feitas a 10 graus Celsius, muito mais quente do que a temperatura média da superfície de Marte. E o facto de o solo marciano conseguir libertar o oxigénio todo de uma só vez não esclarece como é que, sem um processo óbvio de reabastecimento, o pico de oxigénio apareça ano após ano.

“A sonda Viking não nos dá um suspeito, parece que é um processo completamente diferente, suponho eu”, diz um dos coautores do estudo, Timothy McConnochie, investigador de pós-doutoramento na Universidade de Maryland

Poeira exótica
A equipa de Melissa ainda está a debater as respostas possíveis. Sushil Atreya, por exemplo, está ansioso para ver como é que as partículas de alta energia que viajam pela galáxia conseguem desencadear reações químicas nos primeiros metros de solo marciano. Bethany Ehlmann, cientista planetária na Caltech, diz que os solos marcianos são mais reativos do que os do nosso planeta.

"Ainda não conhecemos exatamente a composição do solo marciano; mas parece óbvio que, em relação à Terra, é bastante exótico, sobretudo por ser muito rico em minerais que contêm ferro e minerais com enxofre. Parece ter propriedades muito interessantes.”

As próximas missões a Marte podem ajudar a encontrar uma resposta, isto se conseguirem fazer mais medições atmosféricas. A sonda Curiosity tem várias tarefas científicas para desempenhar, pelo que a equipa de Melissa só conseguiu obter 19 pontos de dados sobre as estações do ano marcianas. Embora isto ofereça uma noção de padrão a longo prazo, não é possível observar as alterações a curto prazo. O que é que os investigadores descobririam se conseguissem fazer leituras diárias do oxigénio e do metano em Marte?

“Isso seria muito útil – seria espetacular”, diz um dos coautores do estudo, Germán Martínez, cientista no Instituto Lunar e Planetário, em Houston, nos EUA.

Com cada novo estudo, os cientistas conseguem ter uma noção mais apurada sobre a forma como estas reações não-vivas estão a contribuir para o abastecimento de ar em Marte – permitindo traçar uma linha mais detalhada entre geologia e biologia.

"Na Terra, todos estes processos sofrem efeitos da nossa biosfera", diz Melissa. "Em Marte, estamos surpreendidos com o comportamento do oxigénio. Isto revela que existe algo mais a acontecer... e que temos muito trabalho pela frente.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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