2616: Investigação da NASA fornece novas informações sobre a perda atmosférica de Marte

CIÊNCIA

Esta impressão de artista ilustra o passado ambiente de Marte (direita) – que se pensa ter tido água líquida e uma atmosfera mais espessa – vs. o ambiente frio e seco visto em Marte hoje (esquerda).
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

De acordo com novas observações de cientistas financiados pela NASA, um importante rastreador usado para estimar a quantidade de atmosfera perdida por Marte pode mudar dependendo da hora do dia e da temperatura da superfície do Planeta Vermelho. As medições anteriores deste rastreador – isótopos de oxigénio – discordam significativamente. Uma medição precisa deste rastreador é importante para estimar quanta atmosfera Marte já teve antes de se perder, o que revela se pode ter sido habitável e como teriam sido as condições.

Marte é hoje um deserto frio e inóspito, mas características como leitos secos de rio e minerais que só se formam na presença de água líquida indicam que, há muito tempo atrás, teve uma atmosfera espessa que retinha calor suficiente para que a água líquida – um ingrediente necessário para a vida – corresse à superfície. Segundo resultados de missões da NASA como a MAVEN e o rover Curiosity, indo até às missões Viking em 1976, parece que Marte perdeu grande parte da sua atmosfera ao longo de milhares de milhões de anos, transformando o seu clima de um que pode ter sustentado vida para o ambiente seco e frio do presente.

No entanto, permanecem muitos mistérios sobre a antiga atmosfera do Planeta Vermelho. “Sabemos que Marte tinha mais atmosfera. Sabemos que tinha água corrente. Além disso, não temos uma boa estimativa das condições – quão parecido com a Terra era o ambiente marciano? Durante quanto tempo?”, disse Timothy Livengood da Universidade de Maryland em College Park, EUA, e do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no mesmo estado norte-americano. Livengood é o autor principal de um artigo sobre esta investigação publicado dia 1 de Agosto na revista Icarus.

Uma maneira de estimar a espessura da atmosfera original de Marte é observando os isótopos de oxigénio. Os isótopos são versões de um elemento com massa diferente devido ao número de neutrões no núcleo atómico. Os isótopos mais leves escapam para o espaço mais rapidamente do que os isótopos mais pesados, de modo que a atmosfera que permanece no planeta é gradualmente enriquecida com isótopos mais pesados. Neste caso, Marte é enriquecido em comparação com a Terra no que toca ao isótopo mais pesado de oxigénio, 18O, vs. o mais leve e muito mais comum 16O. A quantidade relativa medida de cada isótopo pode ser usada para estimar quanto mais atmosfera havia no passado de Marte, em combinação com uma estimativa de quão mais depressa o isótopo 16O escapa, e assumindo que a quantidade relativa de cada isótopo na Terra e Marte já foi semelhante.

O problema é que as medições da quantidade do isótopo 18O em comparação com o 16O em Marte, a proporção 18O/16O, não têm sido consistentes. Diferentes missões mediram diferentes proporções, o que resulta em diferentes entendimentos da antiga atmosfera marciana. O novo resultado fornece uma possível maneira de resolver esta discrepância, mostrando que a proporção pode mudar durante o dia marciano. “Medições anteriores em Marte ou na Terra obtiveram uma variedade de valores diferentes para o rácio isotópico,” disse Livengood. “As nossas são as primeiras medições a usar um único método, de maneira que mostram que a proporção realmente varia num único dia, em vez de comparações entre elementos independentes. Nas nossas medições, a proporção de isótopos varia entre cerca de 9% esgotado em isótopos pesados ao meio-dia marciano a cerca de 8% enriquecido em isótopos pesados por volta das 13:30, em comparação com os rácios isotópicos normais para o oxigénio da Terra.”

Esta gama de rácios isotópicos é consistente com as outras medições relatadas. “As nossas medições sugerem que todo o trabalho anterior pode ter sido feito correctamente, mas discorda porque este aspecto da atmosfera é mais complexo do que pensávamos,” explicou Livengood. “Dependendo da posição marciana onde a medição foi feita, e da hora do dia em Marte, é possível obter valores diferentes.”

A equipa pensa que a mudança nas proporções ao longo do dia é uma ocorrência rotineira devido à temperatura do solo, no qual as moléculas isotopicamente mais pesadas “colam-se” mais aos grãos superficiais e frios à noite do que os isótopos mais leves, e depois são libertados (desabsorção térmica) à medida que a superfície aquece durante o dia.

Dado que a atmosfera marciana é principalmente dióxido de carbono (CO2), o que a equipa realmente observou foram isótopos de oxigénio ligados a átomos de carbono na molécula de CO2. Eles fizeram as suas observações da atmosfera marciana com o IRTF (Infrared Telescope Facility) da NASA em Mauna Kea, Hawaii, usando o HIPWAC (Heterodyne Instrument for Planetary Winds and Composition) desenvolvido em Goddard. “Ao tentar entender a ampla dispersão nas taxas estimadas de isótopos que recuperámos das observações, percebemos que estavam correlacionadas com a temperatura da superfície que também obtivemos,” acrescentou Livengood. “Foi este conhecimento que nos colocou neste caminho.”

O novo trabalho vai ajudar os cientistas a refinar as suas estimativas da antiga atmosfera marciana. Como as medições podem agora ser entendidas como consistentes com os resultados de tais processos nas atmosferas de outros planetas, isto significa que estão no caminho certo para entender como o clima marciano mudou. “Isto mostra que a perda atmosférica ocorreu por processos que mais ou menos entendemos,” realçou Livengood. “Os detalhes críticos ainda precisam de ser trabalhados, mas nós não precisamos de invocar processos exóticos que podem resultar na remoção de CO2 sem alterar as taxas de isótopos, ou na alteração de apenas algumas taxas de outros elementos.”

Astronomia On-line
10 de Setembro de 2019

 

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