Porque é que os cientistas estão intrigados com o ar nos tubos de amostras do rover Perseverance?

25 de junho de 2024

O rover Perseverance da NASA viu estes diabos de poeira a rodopiar pela superfície de Marte no dia 20 de julho de 2021. Os cientistas querem estudar o ar aprisionado em amostras que estão a ser recolhidas em tubos metálicos pelo Perseverance. Essas amostras de ar poderão ajudá-los a compreender melhor a atmosfera marciana.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Os cientistas atmosféricos ficam um pouco mais entusiasmados com cada amostra rochosa que o rover Perseverance da NASA sela nos seus tubos de titânio, que estão a ser recolhidos para eventual entrega à Terra como parte da campanha MSR (Mars Sample Return). Até à data, foram recolhidas vinte e quatro amostras.

A maior parte dessas amostras consiste em núcleos de rocha ou rególito (rocha quebrada e poeira) que podem revelar informações importantes sobre a história do planeta e se a vida microbiana esteve presente há milhares de milhões de anos. Mas alguns cientistas estão igualmente entusiasmados com a perspetiva de estudar, nos tubos, o ar no espaço extra à volta do material rochoso.

Querem saber mais sobre a atmosfera marciana, que é composta maioritariamente por dióxido de carbono, mas que também pode incluir vestígios de outros gases que podem ter existido desde a formação do planeta.

"As amostras do ar de Marte dir-nos-ão não só mais sobre o clima e sobre a atmosfera atuais, mas também sobre como tem mudado ao longo do tempo", disse Brandi Carrier, cientista planetária do JPL da NASA, no sul do estado norte-americano da Califórnia. "Ajudar-nos-á a compreender como climas diferentes do nosso evoluem".

Esta imagem mostra um núcleo de rocha, com o tamanho aproximado de um pedaço de giz, num tubo de amostra alojado na broca do rover Perseverance da NASA. Assim que o rover sela o tubo, o ar fica preso no espaço extra - visto aqui no pequeno espaço vazio por cima da rocha.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

O valor do "espaço vazio"

Entre as amostras que podem ser trazidas para a Terra está um tubo cheio apenas com gás, colocado na superfície marciana como parte de um depósito de amostras. Mas a maior parte do gás da coleção do rover está no espaço vazio das amostras rochosas. Estas são únicas porque o gás estará a interagir com o material rochoso no interior dos tubos durante anos antes das amostras poderem ser abertas e analisadas em laboratórios na Terra. O que os cientistas recolherem destas amostras vai dar uma ideia da quantidade de vapor de água que paira perto da superfície marciana, um factor que determina a razão pela qual o gelo se forma onde se forma no planeta e como o ciclo da água em Marte tem evoluído ao longo do tempo.

Os cientistas também querem compreender melhor os gases vestigiais no ar de Marte. Os mais fascinantes, do ponto de vista científico, seriam a deteção de gases nobres (como o néon, o árgon e o xénon), que são tão pouco reativos que podem ter estado presentes, inalterados na atmosfera, desde a sua formação há milhares de milhões de anos. Se forem capturados, esses gases podem revelar se Marte começou com uma atmosfera (o antigo Marte tinha uma atmosfera muito mais espessa do que a atual, mas os cientistas não têm a certeza se esta esteve sempre presente ou se se desenvolveu mais tarde). Há também grandes questões sobre a comparação entre a atmosfera antiga do planeta e a da Terra primitiva.

Além disso, o espaço vazio permitiria avaliar o tamanho e a toxicidade das partículas de poeira - informação que ajudará os futuros astronautas em Marte.

"As amostras de gás têm muito para oferecer aos cientistas de Marte", disse Justin Simon, geoquímico do Centro Espacial Johnson da NASA em Houston, que faz parte de um grupo de mais de uma dúzia de especialistas internacionais que ajudam a decidir quais as amostras que o rover deve recolher. "Até os cientistas que não estudam Marte estariam interessados, porque isso vai lançar luz sobre a forma como os planetas se formam e evoluem."

Um tubo selado contendo uma amostra da superfície marciana recolhida pelo rover Perseverance da NASA, depois de ter sido depositado com outros tubos num "depósito de amostras". Outros tubos de amostras, cheios, estão armazenados no interior do rover.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Amostras de ar da Apollo

Em 2021, um grupo de investigadores planetários, incluindo cientistas da NASA, estudou o ar trazido da Lua num contentor de aço pelos astronautas da Apollo 17, cerca de 50 anos antes.

"As pessoas pensam que a Lua não tem ar, mas tem uma atmosfera muito ténue que interage com as rochas da superfície lunar ao longo do tempo", disse Simon, que estuda uma variedade de amostras planetárias no Centro Espacial Johnson. "Isto inclui os gases nobres que saem do interior da Lua e se acumulam na superfície lunar".

A forma como a equipa de Simon extraiu o gás para estudo é semelhante ao que poderia ser feito com as amostras de ar do rover Perseverance. Primeiro, colocaram o recipiente fechado numa caixa hermética. Depois, perfuraram o aço com uma agulha para extrair o gás para uma "armadilha fria" - essencialmente um tubo em forma de U que se estende para um líquido, como o azoto, com um ponto de congelação baixo. Ao alterar a temperatura do líquido, os cientistas capturaram alguns dos gases com pontos de congelação mais baixos no fundo da armadilha fria.

"Existem talvez 25 laboratórios no mundo que manipulam gases desta forma", disse Simon. Para além de ser utilizada para estudar a origem de materiais planetários, esta abordagem pode ser aplicada a gases de fontes termais e aos emitidos pelas paredes de vulcões ativos, acrescentou.

É claro que essas fontes fornecem muito mais gás do que o Perseverance tem nos seus tubos de amostragem. Mas se um único tubo não contiver gás suficiente para uma determinada experiência, os cientistas de Marte podem combinar gases de vários tubos para obter uma amostra agregada maior - mais uma forma de o espaço vazio oferecer uma oportunidade bónus para a ciência.

// NASA (comunicado de imprensa)
// As amostras marcianas do Perseverance (NASA)

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