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COM O MISTÉRIO DO METANO MARCIANO POR RESOLVER, CIENTISTAS DO CURIOSITY FORNECEM OUTRO: O DO OXIGÉNIO
15 de novembro de 2019

 


O rover Curiosity da NASA fotografou estas nuvens passageiras no dia 17 de maio de 2019, o 2410.º dia marciano, ou sol, da missão, usando as suas Navcams a preto e branco.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

 

Pela primeira vez na história da exploração espacial, os cientistas mediram as mudanças sazonais nos gases que preenchem o ar diretamente acima da superfície da Cratera Gale em Marte. Como resultado, notaram algo desconcertante: o oxigénio, o gás que muitos seres vivos da Terra usam para respirar, comporta-se de uma maneira que até agora os cientistas não conseguem explicar através de processos químicos conhecidos.

Ao longo de três anos marcianos (ou quase seis anos terrestres) um instrumento pertencente ao laboratório químico portátil SAM (Sample Analysis at Mars) no interior do rover Curiosity da NASA inalou o ar da Cratera Gale e analisou a sua composição. Os resultados obtidos pelo SAM confirmaram a composição da atmosfera marciana à superfície: 95% de dióxido de carbono (CO2), 2,6% de azoto molecular (N2), 1,9% de árgon (Ar), 0,16% de oxigénio molecular (O2) e 0,06% de monóxido de carbono (CO). Também revelaram como as moléculas no ar marciano se misturam e circulam com as mudanças na pressão do ar ao longo do ano. Estas mudanças são provocadas quando o gás CO2 congela nos polos no inverno, diminuindo a pressão do ar por todo o planeta após a redistribuição do ar para manter o equilíbrio da pressão. Quando o CO2 evapora na primavera e no verão e se mistura por Marte, aumenta a pressão do ar.

Neste ambiente, os cientistas descobriram que o azoto e o árgon seguem um padrão sazonal previsível, aumentando e diminuindo a concentração na Cratera Gale ao longo do ano em relação à quantidade de CO2 existente no ar. Eles esperavam que o oxigénio fizesse o mesmo. Mas não fez. Ao invés, a quantidade deste gás no ar subiu durante toda a primavera e verão, até 30%, e depois voltou aos níveis previstos pela química conhecidos no outono. Este padrão repetiu-se em cada primavera, embora a quantidade de oxigénio adicionada à atmosfera variasse, implicando que algo estava a produzi-lo e a retirá-lo.

"A primeira vez que vimos isto, foi incompreensível," disse Sushil Atreya, professor de ciências climáticas e espaciais na Universidade de Michigan, em Ann Arbor, EUA. Atreya é coautor de um artigo sobre este tópico publicado dia 12 de novembro na revista Journal of Geophysical Research: Planets.

Assim que os cientistas descobriram o enigma do oxigénio, os especialistas em Marte começaram a trabalhar para o explicar. Primeiro, verificaram duas, três vezes a precisão do instrumento do SAM que usaram para medir os gases: o QMS (Quadrupole Mass Spectrometer). O instrumento estava a funcionar bem. Consideraram a possibilidade de que as moléculas de CO2 ou água (H2O) pudessem libertar oxigénio quando se quebrassem na atmosfera, levando a este aumento de curta duração. Mas seria necessária 5 vezes mais água acima de Marte para produzir este oxigénio extra, e o CO2 quebra-se demasiado devagar para gerar tanto oxigénio em tão pouco tempo. E a diminuição do oxigénio? A radiação solar pode ter quebrado as moléculas de oxigénio em dois átomos que escaparam para o espaço? Não, concluíram os cientistas, já que levaria pelo menos 10 anos para o oxigénio desaparecer por este processo.

"Estamos com dificuldades em explicar este processo," acrescenta Melissa Trainer, cientista planetária no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, que liderou esta investigação. "O facto do comportamento do oxigénio não ser perfeitamente repetível a cada estação faz-nos pensar que não é um problema que tem a ver com a dinâmica atmosférica. Tem que ser alguma fonte e 'pia' químicas que ainda não conseguimos explicar."

Para os cientistas que estudam Marte, a história do oxigénio é curiosamente semelhante à do metano. O metano está constantemente no ar dentro da Cratera Gale em quantidades tão pequenas (0.00000004% em média) que dificilmente se pode discernir, mesmo com os instrumentos mais sensíveis em Marte. Ainda assim, foi medido pelo TLS (Tunable Laser Spectrometer) do SAM. O instrumento revelou que, embora o metano aumente e diminua sazonalmente, aumenta em abundância cerca de 60% nos meses de verão por razões até ao momento inexplicáveis (de facto, o metano também aumenta de forma aleatória e dramática. Os cientistas estão a tentar descobrir porquê).

Com as novas descobertas do oxigénio em mão, a equipa de Trainer quer saber se alguma química semelhante à que está a impulsionar as variações sazonais naturais do metano também pode gerar oxigénio. Pelo menos ocasionalmente, os dois gases parecem flutuar em conjunto.

"Estamos a começar a ver esta correlação tentadora entre o metano e o oxigénio durante boa parte do ano marciano," acrescentou Atreya. "Penso que há algo aqui. Apenas ainda não tenho as respostas. Ninguém tem."

O oxigénio e o metano podem ser produzidos tanto biologicamente (de micróbios, por exemplo) quanto abioticamente (de química relacionada com a água e as rochas). Os cientistas estão a considerar todas as opções, embora não tenham nenhuma evidência convincente de atividade biológica em Marte. O Curiosity não tem instrumentos que possam dizer definitivamente se a fonte do metano ou oxigénio em Marte é biológica ou geológica. Os cientistas esperam que as explicações não biológicas sejam mais prováveis e estão a trabalhar diligentemente para as entender completamente.

A equipa de Trainer considerou o solo marciano como uma fonte do oxigénio extra da primavera. Afinal, é conhecido por ser rico no elemento, na forma de compostos como peróxido de hidrogénio e percloratos. Uma experiência realizada nos "landers" Viking mostrou, há décadas atrás, que o calor e a humidade podem libertar oxigénio do solo marciano. Mas essa experiência ocorreu em condições bem diferentes do ambiente primaveril de Marte e não explica a queda do oxigénio, entre outros problemas. Outras explicações possíveis também não são suficientes por enquanto. Por exemplo, a radiação altamente energética do solo pode produzir O2 extra no ar, mas levaria um milhão de anos para acumular oxigénio suficiente no solo a fim de explicar o aumento medido em apenas uma primavera, relatam os investigadores no seu artigo.

"Ainda não conseguimos chegar a um processo que produza a quantidade de oxigénio necessária, mas achamos que deve haver algo no solo superficial que muda sazonalmente, porque não há átomos de oxigénio disponíveis na atmosfera para criar o comportamento que vemos," disse Timothy McConnochie, cientista assistente de pesquisa da Universidade de Maryland em College Park e também coautor do artigo.

Os únicos veículos espaciais anteriores com instrumentos capazes de medir a composição do ar marciano perto do solo foram os "landers" Viking da NASA, que alcançaram o Planeta Vermelho em 1976. No entanto, as experiências Viking cobriram apenas alguns dias marcianos, de modo que não puderam revelar os padrões sazonais dos diferentes gases. As novas medições do SAM são as primeiras a fazê-lo. A equipa do SAM vai continuar a medir os gases atmosféricos para que os cientistas possam recolher dados mais detalhados ao longo de cada estação. Enquanto isso, Trainer e a sua equipa esperam que outros especialistas em Marte trabalhem para resolver o mistério do oxigénio.

"É a primeira vez que vemos este comportamento estranho ao longo de vários anos. Não o entendemos totalmente," disse Trainer. "Para mim, é um convite aberto a todas as pessoas inteligentes interessadas nisto: vejam o que podem determinar."

 


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As variações sazonais do oxigénio na Cratera Gale.
Crédito: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard


Variações sazonais do oxigénio e do metano na Cratera Gale.
Crédito: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA/Goddard


Pôr-do-Sol no local de aterragem da Viking 1 em 1976.
Crédito: NASA/JPL


// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Journal of Geophysical Research: Planets)

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