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Os pesquisadores estão explorando o potencial do uso de sinais sismoelétricos de terremotos marcianos para detectar água subterrânea em Marte, um método inspirado em técnicas semelhantes na Terra, mas adaptado às condições únicas de Marte. Esta abordagem, que capta sinais eletromagnéticos produzidos quando as ondas sísmicas passam através de aquíferos, poderá revelar fontes de água escondidas nas profundezas da superfície marciana, potencialmente revolucionando a nossa compreensão da água em Marte e da sua distribuição. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Cientistas da Penn State estão investigando o uso de sinais sismoelétricos de marsquakes para identificar águas subterrâneas profundas em Marte.
Esta técnica, baseada na detecção de campos eletromagnéticos gerados por ondas sísmicas, poderá fornecer novos insights sobre os aquíferos marcianos e a distribuição de água.
Água líquida em Marte, se presente hoje, pode estar enterrada muito profundamente para ser detectada por métodos tradicionais usados na Terra. No entanto, uma nova técnica envolvendo a análise de marsquakes — terremotos em Marte — pode fornecer um avanço, sugerem cientistas da Penn State.
À medida que os terremotos viajam através dos aquíferos subterrâneos, eles geram sinais eletromagnéticos. Em um estudo publicado na revista Planetas JGRos pesquisadores demonstraram como esses sinais poderiam potencialmente revelar a presença de água várias milhas abaixo da superfície de Marte. O autor principal Nolan Roth, um candidato a doutorado no Departamento de Geociências da Penn State, acredita que esse método pode abrir caminho para analisar dados de futuras missões a Marte.
Uma das últimas imagens já tiradas pela sonda InSight Mars da NASA mostra seu sismômetro na superfície do planeta vermelho em 2022. Uma equipe de cientistas sugere que o uso de dados do sismômetro e de um magnetômetro na sonda pode ajudar a revelar se há água líquida presente nas profundezas a superfície marciana. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Potencial dos terremotos de Marte para detectar água subterrânea
“A comunidade científica tem teorias de que Marte costumava ter oceanos e que, ao longo da sua história, toda aquela água desapareceu”, disse Roth. “Mas há evidências de que alguma água está presa em algum lugar no subsolo. Simplesmente não conseguimos encontrá-lo. A ideia é que, se conseguirmos encontrar estes sinais eletromagnéticos, então encontraremos água em Marte.”
Se os cientistas quiserem encontrar água na Terra, eles podem usar ferramentas como radar de penetração no solo para mapear o subsolo. Mas essa tecnologia não é eficaz milhas abaixo da superfície, profundidades onde pode haver água em Marte, disseram os cientistas.
Em vez disso, os pesquisadores recomendam uma nova aplicação do método sismoelétrico, uma técnica mais nova desenvolvida para caracterizar de forma não invasiva o subsolo da Terra. Quando ondas sísmicas de um terremoto se movem através de um aquífero subterrâneo, diferenças em como rochas e água se movem produzem campos eletromagnéticos. Esses sinais, que podem ser ouvidos por sensores na superfície, podem revelar informações sobre profundidade, volume, localização e composições químicas do aquífero, de acordo com os pesquisadores.
Vantagens dos sinais sismoelétricos em Marte
“Se ouvirmos os terremotos que se movem através da subsuperfície, se eles passarem pela água, eles criarão esses sinais maravilhosos e únicos de campos eletromagnéticos”, disse Roth. “Esses sinais seriam um diagnóstico da água atual em Marte.”
Numa Terra rica em água, utilizar este método para identificar aquíferos activos é um desafio porque a água existe no subsolo, mesmo fora dos aquíferos, criando outros sinais eléctricos à medida que as ondas sísmicas se movem através do solo. Este ruído de fundo deve ser separado dos sinais dos aquíferos, disseram os cientistas, para uma identificação e caracterização precisas.
“Em Marte, onde a superfície próxima certamente está dessecada, tal separação não é necessária”, disse Tieyuan Zhu, professor associado de geociências na Penn State e consultor e coautor de Roth. “Em contraste com a forma como os sinais sismoelétricos frequentemente aparecem na Terra, a superfície de Marte naturalmente remove o ruído e expõe dados úteis que nos permitem caracterizar diversas propriedades do aquífero.”
Simulando a subsuperfície de Marte em pesquisa
Os pesquisadores criaram um modelo do subsolo marciano e adicionaram aquíferos para simular como o método sismoelétrico funcionaria. Eles descobriram que poderiam usar a técnica com sucesso para analisar detalhes sobre os aquíferos, incluindo quão espessos ou finos eles são e suas propriedades físicas e químicas, como salinidade.
“Se pudermos entender os sinais, podemos voltar e caracterizar os próprios aquíferos”, disse Roth. “E isso nos daria mais restrições do que nunca tivemos antes para entender a água em Marte hoje e como ela mudou nos últimos 4 bilhões de anos. E isso seria um grande passo à frente.”
Utilizando dados e ferramentas existentes em Marte
Roth disse que o trabalho futuro envolverá — surpreendentemente — a análise de dados já coletados em Marte.
O módulo de pouso Insight da NASA, lançado em 2018, entregou um sismômetro a Marte que tem ouvido terremotos e mapeado o subsolo. No entanto, os sismógrafos têm dificuldade em distinguir a água do gás ou de rochas menos densas.
No entanto, a missão também incluiu um magnetômetro como ferramenta de diagnóstico para ajudar o sismômetro. Combinar dados do magnetômetro e do sismômetro poderia revelar sinais sismoelétricos, disseram os cientistas.
Envio de um magnetômetro dedicado para conduzir experimentos científicos no futuro NASA missões poderiam produzir resultados ainda melhores, disseram os pesquisadores.
Expandindo a pesquisa sismoelétrica além de Marte
“Isso não deveria se limitar a Marte – a técnica tem potencial, por exemplo, para medir a espessura dos oceanos gelados em uma lua de Júpiter”, disse Zhu. “A mensagem que queremos dar à comunidade é que há esse fenômeno físico promissor — que recebeu menos atenção no passado — que pode ter grande potencial para a geofísica planetária.”
Referência: “Caracterizando água líquida em aquíferos profundos de Marte: uma abordagem sismo-elétrica” por N. Roth, T. Zhu e Y. Gao, 05 de maio de 2024, Jornal de Pesquisa Geofísica: Planetas.
DOI: 10.1029/2024JE008292
Yongxin Gao, professor da Universidade de Tecnologia de Hefei, na China, também contribuiu.
A Penn State E. Willard e Ruby S. Miller Fellowship e a National Natural Science Foundation da China apoiaram pesquisadores envolvidos neste trabalho.