1782: Colisões de asteróides em Marte podem ter produzido “ingredientes-chave” para a vida

JPL-Caltech / NASA
Curiosity / Mars Science Laboratory aproximando-se de Marte, conceito de artista

Um novo estudo revela que os impactos de asteróides no passado de Marte podem ter produzido ingredientes essenciais para a vida caso a atmosfera marciana tenha sido rica em hidrogénio.

Uma atmosfera inicial rica em hidrogénio também explicaria como o planeta permaneceu habitável depois da sua atmosfera ter ficado mais fina. O estudo usou dados do rover Curiosity da NASA e foi realizado por investigadores da equipa do instrumento SAM (Sample Anaylsis at Mars) do Curiosity e por colegas internacionais.

Estes ingredientes-chave são nitritos (NO2-) e nitratos (NO3-), formas fixas de azoto que são importantes para o estabelecimento e sustentabilidade da vida como a conhecemos. O Curiosity descobriu estes elementos em amostras de solo e rocha ao atravessar a Cratera Gale, local de antigos lagos e sistemas de águas subterrâneas em Marte.

Para compreender como o azoto fixado pode ter sido depositado na cratera, os cientistas precisaram de recriar a atmosfera primitiva de Marte aqui na Terra.

O estudo, liderado pelo Dr. Rafael Navarro-González e pela sua equipa de cientistas do Instituto de Ciências Nucleares da Universidade Nacional Autónoma do México, na Cidade do México, usou uma combinação de modelos teóricos e dados experimentais para investigar o papel do hidrogénio na alteração de azoto em nitritos e nitratos usando a energia de impactos de asteróide. O artigo foi publicado na edição de Janeiro da revista Journal of Geophysical Research: Planets.

No laboratório, o grupo usou pulsos laser para simular as ondas de choque altamente energéticas criadas por asteróides que colidem com a atmosfera. Os pulsos foram focados num frasco contendo misturas dos gases hidrogénio, azoto e dióxido de carbono, representando a atmosfera primitiva de Marte.

Após os pulsos laser, a mistura resultante foi analisada para determinar a quantidade de nitratos formados. Os resultados foram, no mínimo, surpreendentes.

“A grande surpresa foi que a quantidade de nitrato aumentou quando o hidrogénio foi incluído nas experiências que simularam os impactos de asteróides,” disse Navarro-González. “Isto foi contra-intuitivo, já que o hidrogénio leva a um ambiente pobre em oxigénio, enquanto a formação de nitratos requer oxigénio.

No entanto, a presença de hidrogénio levou a um arrefecimento mais rápido do gás aquecido pelo choque, prendendo óxido nítrico, o percursor do nitrato, a temperaturas elevadas onde a sua quantidade produzida era maior.”

Embora estas experiências tenham sido realizadas num ambiente controlado de laboratório, a milhões de quilómetros do Planeta Vermelho, os cientistas queriam simular os resultados obtidos com o Curiosity usando o instrumento SAM. O SAM recolhe amostras perfuradas de rochas ou tiradas da superfície pelo braço mecânico do rover e “cozinha-as” para examinar as impressões digitais químicas dos gases libertados.

“O SAM, a bordo do Curiosity, foi o primeiro instrumento a detectar nitrato em Marte,” disse Christopher McKay, co-autor do artigo do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Silicon Valley, no estado norte-americano da Califórnia. “Devido aos baixos níveis de azoto gasoso na atmosfera, o nitrato é a única forma biologicamente útil de azoto em Marte. Assim, a sua presença no solo é de grande importância astrobiológica. Este artigo científico ajuda-nos a entender as possíveis fontes desse nitrato.”

Porque é que os efeitos do hidrogénio são tão fascinantes? Embora a superfície de Marte seja hoje fria e inóspita, os cientistas pensam que uma atmosfera mais espessa, enriquecida com gases de efeito estufa, como dióxido de carbono e vapor de água, pode ter aquecido o planeta no passado. Alguns modelos climáticos mostram que pode ter sido necessária a adição de hidrogénio na atmosfera a fim de elevar a temperatura o suficiente para ter água líquida à superfície.

“Ter mais hidrogénio como gás de efeito estufa na atmosfera é interessante tanto para a história climática de Marte quanto para a sua habitabilidade,” acrescentou Jennifer Stern, geoquímica planetária do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA, co-investigadora do estudo.

“Se temos uma ligação entre duas coisas boas para a habitabilidade – um clima potencialmente mais quente com água líquida à superfície e um aumento na produção de nitratos, que são necessários para a vida – é muito emocionante. Os resultados deste estudo sugerem que estes dois itens, que são importantes para a vida, encaixam juntos e melhoram a presença um do outro.”

Mesmo que a composição da atmosfera primitiva de Marte continue a ser um mistério, estes resultados podem fornecer mais peças para resolver este enigma climático.

Disparos laser mostram que o bombardeamento de asteróides e o hidrogénio são bons “ingredientes” para a “receita” da vida em Marte

Este auto-retrato do rover Curiosity da NASA mostra o veículo na Cratera Gale em Marte. O norte está para a esquerda e o oeste à direita, os limites da Cratera Gale em ambos os lados. Este mosaico foi montado a partir de dúzias de imagens obtidas pelo instrumento MAHLI (Mars Hands Lens Imager) do Curiosity. Foram todas captadas no dia 23 de Janeiro de 2018, durante o sol 1943.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Um novo estudo revela que os impactos de asteróides no passado de Marte podem ter produzido ingredientes essenciais para a vida caso a atmosfera marciana tenha sido rica em hidrogénio. Uma atmosfera inicial rica em hidrogénio também explicaria como o planeta permaneceu habitável depois da sua atmosfera ter ficado mais fina. O estudo usou dados do rover Curiosity da NASA e foi realizado por investigadores da equipa do instrumento SAM (Sample Anaylsis at Mars) do Curiosity e por colegas internacionais.

Estes ingredientes-chave são nitritos (NO2-) e nitratos (NO3-), formas fixas de azoto que são importantes para o estabelecimento e sustentabilidade da vida como a conhecemos. O Curiosity descobriu estes elementos em amostras de solo e rocha ao atravessar a Cratera Gale, local de antigos lagos e sistemas de águas subterrâneas em Marte.

Para compreender como o azoto fixado pode ter sido depositado na cratera, os cientistas precisaram de recriar a atmosfera primitiva de Marte aqui na Terra. o estudo, liderado pelo Dr. Rafael Navarro-González e pela sua equipa de cientistas do Instituto de Ciências Nucleares da Universidade Nacional Autónoma do México, na Cidade do México, usou uma combinação de modelos teóricos e dados experimentais para investigar o papel do hidrogénio na alteração de azoto em nitritos e nitratos usando a energia de impactos de asteróide. O artigo foi publicado na edição de Janeiro da revista Journal of Geophysical Research: Planets.

No laboratório, o grupo usou pulsos laser para simular as ondas de choque altamente energéticas criadas por asteróides que colidem com a atmosfera. Os pulsos foram focados num frasco contendo misturas dos gases hidrogénio, azoto e dióxido de carbono, representando a atmosfera primitiva de Marte. Após os pulsos laser, a mistura resultante foi analisada para determinar a quantidade de nitratos formados. Os resultados foram, no mínimo, surpreendentes.

“A grande surpresa foi que a quantidade de nitrato aumentou quando o hidrogénio foi incluído nas experiências que simularam os impactos de asteróides,” disse Navarro-González. “Isto foi contra-intuitivo, já que o hidrogénio leva a um ambiente pobre em oxigénio, enquanto a formação de nitratos requer oxigénio. No entanto, a presença de hidrogénio levou a um arrefecimento mais rápido do gás aquecido pelo choque, prendendo óxido nítrico, o percursor do nitrato, a temperaturas elevadas onde a sua quantidade produzida era maior.”

Embora estas experiências tenham sido realizadas num ambiente controlado de laboratório, a milhões de quilómetros do Planeta Vermelho, os cientistas queriam simular os resultados obtidos com o Curiosity usando o instrumento SAM. O SAM recolhe amostras perfuradas de rochas ou tiradas da superfície pelo braço mecânico do rover e “cozinha-as” para examinar as impressões digitais químicas dos gases libertados.

“O SAM, a bordo do Curiosity, foi o primeiro instrumento a detectar nitrato em Marte,” disse Christopher McKay, co-autor do artigo do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Silicon Valley, no estado norte-americano da Califórnia. “Devido aos baixos níveis de azoto gasoso na atmosfera, o nitrato é a única forma biologicamente útil de azoto em Marte. Assim, a sua presença no solo é de grande importância astrobiológica. Este artigo científico ajuda-nos a entender as possíveis fontes desse nitrato.”

Porque é que os efeitos do hidrogénio são tão fascinantes? Embora a superfície de Marte seja hoje fria e inóspita, os cientistas pensam que uma atmosfera mais espessa, enriquecida com gases de efeito estufa, como dióxido de carbono e vapor de água, pode ter aquecido o planeta no passado. Alguns modelos climáticos mostram que pode ter sido necessária a adição de hidrogénio na atmosfera a fim de elevar a temperatura o suficiente para ter água líquida à superfície.

“Ter mais hidrogénio como gás de efeito estufa na atmosfera é interessante tanto para a história climática de Marte quanto para a sua habitabilidade,” acrescentou Jennifer Stern, geoquímica planetária do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA, co-investigadora do estudo. “Se temos uma ligação entre duas coisas boas para a habitabilidade – um clima potencialmente mais quente com água líquida à superfície e um aumento na produção de nitratos, que são necessários para a vida – é muito emocionante. Os resultados deste estudo sugerem que estes dois itens, que são importantes para a vida, encaixam juntos e melhoram a presença um do outro.”

Mesmo que a composição da atmosfera primitiva de Marte continue a ser um mistério, estes resultados podem fornecer mais peças para resolver este enigma climático.

Astronomia On-line
29 de Março de 2019

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