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O Curiosity Rover da NASA detectou metano na cratera Gale em Marte, uma descoberta surpreendente, pois não há sinais de vida no planeta. Os cientistas estão a explorar fontes geológicas e padrões sazonais para estas emissões, com os níveis de metano apresentando flutuações incomuns e desaparecendo durante o dia. (Conceito do artista.) Crédito: SciTechDaily.com
Um artigo recente pode ajudar a explicar por que um laboratório de química portátil em NASAO rover Curiosity farejou continuamente vestígios de gás perto da superfície da cratera Gale.
A revelação mais surpreendente do Curiosity Mars Rover da NASA – que o metano está vazando da superfície da cratera Gale – deixou os cientistas coçando a cabeça.
As criaturas vivas produzem a maior parte do metano da Terra. Mas os cientistas não encontraram sinais convincentes de vida atual ou antiga em Marte, e portanto não esperava encontrar metano lá. No entanto, o laboratório químico portátil a bordo do Curiosity, conhecido como SAM, ou Sample Analysis at Mars, tem farejado continuamente vestígios do gás perto da superfície da Cratera Gale, o único local na superfície de Marte onde foi detectado metano até agora. Sua provável fonte, presumem os cientistas, são mecanismos geológicos que envolvem água e rochas nas profundezas do subsolo.
Cheio de lagos salgados, o salar de Quisquiro, na região do Altiplano, na América do Sul, representa o tipo de paisagem que os cientistas pensam que pode ter existido na Cratera Gale, em Marte, que o Curiosity Rover da NASA está a explorar. Crédito: Maksym Bocharov
Se essa fosse a história toda, as coisas seriam fáceis. No entanto, o SAM descobriu que o metano se comporta de maneira inesperada na cratera Gale. Aparece à noite e desaparece durante o dia. Ele flutua sazonalmente e às vezes atinge níveis 40 vezes mais altos do que o normal. Surpreendentemente, o metano também não está a acumular-se na atmosfera: a ESA (a Agência Espacial Europeia) ExoMars Trace Gas Orbiter, enviado a Marte especificamente para estudar o gás na atmosfera, não detectou metano.
Por que alguns instrumentos científicos detectam metano no Planeta Vermelho e outros não?
“É uma história com muitas reviravoltas”, disse Ashwin Vasavada, cientista do projeto Curiosity no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, que lidera a missão Curiosity.
O metano mantém os cientistas de Marte ocupados com trabalhos de laboratório e projetos de modelagem computacional que visam explicar por que o gás se comporta de maneira estranha e é detectado apenas na cratera Gale. Um grupo de pesquisa da NASA compartilhou recentemente uma proposta interessante.
Esta é uma amostra de um simulado regolito marciano, que é um “solo” feito de rocha quebrada e poeira. É uma das cinco amostras que os cientistas infundiram com concentrações variadas de um sal chamado perclorato, muito difundido em Marte. Eles expuseram cada amostra a condições semelhantes às de Marte na câmara de simulação de Marte no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Os aglomerados quebradiços na amostra acima mostram que não se formou um selo de sal nesta amostra porque a concentração de sal era muito baixa. Crédito: NASA/Alexander Pavlov
Reportando em um jornal de março no Jornal de Pesquisa Geofísica: Planetas, o grupo sugeriu que o metano – não importa como seja produzido – poderia ser selado sob o sal solidificado que poderia se formar no regolito marciano, que é “solo” feito de rocha quebrada e poeira. Quando a temperatura aumenta durante as estações ou horas do dia mais quentes, enfraquecendo a vedação, o metano pode vazar.
Liderados por Alexander Pavlov, cientista planetário do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, os pesquisadores sugerem que o gás também pode explodir em baforadas quando as focas quebram sob a pressão de, digamos, um veículo espacial do tamanho de um pequeno SUV passando por cima dele. . A hipótese da equipe pode ajudar a explicar por que o metano é detectado apenas na cratera Gale, disse Pavlov, visto que é um dos dois lugares em Marte onde um robô está percorrendo e perfurando a superfície. (A outra é a cratera Jezero, onde o rover Perseverance da NASA está trabalhando, embora esse rover não tenha um instrumento de detecção de metano.)
Esta imagem é de outra amostra de “solo” marciano simulado depois de ter sido removido da câmara de simulação de Marte. A superfície é selada com uma sólida crosta de sal. Alexander Pavlov e a sua equipa descobriram que um selo se formou depois de uma amostra ter passado três a 13 dias em condições semelhantes às de Marte, e apenas se tivesse uma concentração de sal perclorato de 5% a 10%. A cor é mais clara no centro onde a amostra foi riscada com uma palheta de metal. A cor clara indica um solo mais seco abaixo da camada superior, que absorveu a umidade do ar assim que a amostra foi retirada da câmara de simulação, ficando marrom. Crédito: NASA/Alexander Pavlov
Pavlov atribui a origem desta hipótese a uma experiência não relacionada que liderou em 2017, que envolveu o cultivo de microrganismos num permafrost marciano simulado (solo congelado) infundido com sal, tal como acontece com grande parte do permafrost marciano.
Pavlov e os seus colegas testaram se bactérias conhecidas como halófilas, que vivem em lagos de água salgada e outros ambientes ricos em sal na Terra, poderiam prosperar em condições semelhantes em Marte.
Os resultados do cultivo de micróbios revelaram-se inconclusivos, disse ele, mas os investigadores notaram algo inesperado: a camada superior do solo formou uma crosta de sal à medida que o gelo salgado sublimava, passando de sólido a gasoso e deixando o sal para trás.
Permafrost em Marte e na Terra
“Não pensamos muito nisso no momento”, disse Pavlov, mas lembrou-se da crosta do solo em 2019, quando O espectrômetro laser ajustável do SAM detectou uma explosão de metano ninguém poderia explicar.
“Foi então que me veio à mente”, disse Pavlov. E foi então que ele e uma equipe começaram a testar as condições que poderiam formar e quebrar selos de sal endurecidos.
A Curiosity decidiu responder à pergunta: Será que Marte alguma vez teve as condições ambientais adequadas para sustentar pequenas formas de vida chamadas micróbios? No início da sua missão, as ferramentas científicas do Curiosity encontraram evidências químicas e minerais de ambientes habitáveis no passado em Marte. Continua a explorar o registo rochoso de uma época em que Marte poderia ter sido o lar de vida microbiana. Crédito: NASA
A equipe de Pavlov testou cinco amostras de permafrost infundidas com concentrações variadas de um sal chamado perclorato, muito difundido em Marte. (Provavelmente não há permafrost na cratera Gale hoje, mas as focas podem ter se formado há muito tempo, quando Gale era mais fria e gelada.) Os cientistas expuseram cada amostra a diferentes temperaturas e pressões de ar dentro de uma câmara de simulação de Marte no Goddard da NASA.
Periodicamente, a equipe de Pavlov injetava néon, um análogo do metano, sob a amostra de solo e media a pressão do gás abaixo e acima dela. A pressão mais alta abaixo da amostra implicava que o gás estava preso. Em última análise, um selo formou-se sob condições semelhantes às de Marte dentro de três a 13 dias apenas em amostras com concentração de perclorato de 5% a 10%.
Essa é uma concentração de sal muito maior do que a que o Curiosity mediu na Cratera Gale. Mas o regolito é rico em um tipo diferente de sal mineral chamado sulfato, que a equipe de Pavlov quer testar a seguir para ver se eles também podem formar selos.
O rover Curiosity chegou a uma região que se acredita ter se formado quando o clima de Marte estava secando.
Melhorar a nossa compreensão dos processos de geração e destruição de metano em Marte é uma recomendação fundamental do Revisão Sênior da Missão Planetária da NASA 2022, e trabalhos teóricos como o de Pavlov são fundamentais para esse esforço. No entanto, os cientistas dizem que também precisam de medições mais consistentes do metano.
O SAM fareja metano apenas várias vezes por ano porque, de outra forma, está ocupado fazendo seu trabalho principal de perfurar amostras da superfície e analisar sua composição química.
“As experiências com metano consomem muitos recursos, por isso temos de ser muito estratégicos quando decidimos realizá-las”, disse Charles Malespin, investigador principal do SAM, de Goddard.
No entanto, para testar a frequência com que os níveis de metano aumentam, por exemplo, seria necessária uma nova geração de instrumentos de superfície que medem continuamente o metano a partir de muitos locais em Marte, dizem os cientistas.
“Parte do trabalho com metano terá que ser deixado para futuras espaçonaves de superfície que estejam mais focadas em responder a essas questões específicas”, disse Vasavada.
Referência: “Formação e estabilidade de selos de solo salgado em condições semelhantes às de Marte. Implicações para a variabilidade do metano em Marte” por Alexander A. Pavlov, James Johnson, Raul Garcia-Sanchez, Ariel Siguelnitzky, Chris Johnson, Jeffrey Davis, Scott Guzewich e Prabhakar Misra, 09 de março de 2024, Jornal de Pesquisa Geofísica: Planetas.
DOI: 10.1029/2023JE007841
A curiosidade foi construída por JPL, administrado pela Caltech em Pasadena, Califórnia. O JPL lidera a missão em nome da Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington.