Metano marciano confunde cientistas: descoberta surpreendente do rover Curiosity

Um artigo de pesquisa recente pode ajudar a explicar por que existe um laboratório de química móvel NASAA espaçonave Curiosity farejava constantemente vestígios de gás perto da superfície da cratera Gale.

A descoberta mais surpreendente do Curiosity Mars Rover da NASA – que o metano está vazando da superfície da cratera Gale – deixou os cientistas coçando a cabeça.

Os organismos vivos produzem a maior parte do metano da Terra. Mas os cientistas não encontraram sinais convincentes de vida atual ou antiga MartePortanto, não esperava encontrar metano lá. No entanto, o laboratório químico móvel do Curiosity, conhecido como SAM, ou Sample Analysis at Mars, sente constantemente o cheiro de vestígios de gás perto da superfície da cratera Gale, o único local em Marte onde foi detectado metano até agora. Os cientistas assumem que a sua possível fonte são mecanismos geológicos que incluem água e rochas nas profundezas da Terra.

Repleta de lagos salgados na região do Altiplano da América do Sul, a salmoura de Quisquiro representa o tipo de paisagem que os cientistas acreditam que possa ter existido na Cratera Gale, em Marte, que o Curiosity Rover da NASA está a explorar. Crédito: Maxim Bocharov

Se essa fosse a história toda, as coisas seriam fáceis. No entanto, o SAM descobriu que o metano se comporta de forma inesperada na Cratera Gale. Aparece à noite e desaparece durante o dia. Flutua sazonalmente, às vezes subindo para níveis 40 vezes superiores ao normal. Surpreendentemente, o metano também não se acumula na atmosfera: Agência Espacial Europeia (ESA). Agência Espacial EuropeiaO ExoMars Trace Gas Orbiter, enviado a Marte especificamente para estudar o gás na atmosfera, não detectou nenhum 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 só é detectado na cratera Gale. Um grupo de pesquisa da NASA compartilhou recentemente uma proposta interessante.

Esta é uma amostra de regolito marciano imaginário, que é um “solo” feito de rochas trituradas e poeira. É uma das cinco amostras que os cientistas injetaram com diferentes concentrações de um sal chamado perclorato, muito difundido em Marte. Eles expuseram cada amostra a condições semelhantes às de Marte numa câmara de simulação de Marte no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. As massas quebradiças na amostra acima mostram que não se formou uma vedação de sal nesta amostra porque a concentração de sal era muito baixa. Crédito da imagem: NASA/Alexander Pavlov

Reportagem no jornal de março sobre Jornal de Pesquisa Geofísica: PlanetasO grupo sugeriu que o metano – independentemente de como é produzido – poderia ficar preso sob o sal endurecido que pode se formar no regolito marciano, um “solo” feito de rochas trituradas e poeira. Quando as temperaturas aumentam 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 apontam que o gás também pode explodir em jatos quando as vedações quebrarem sob a pressão de, digamos, um veículo espacial do tamanho de um pequeno SUV. passando por cima dele. . Pavlov disse que a hipótese da equipa pode ajudar a explicar porque é que o metano só foi detectado na cratera Gale, dado que é um dos dois locais em Marte onde o robô vagueia e perfura a superfície. (A outra é a cratera Jezero, onde opera o rover Perseverance da NASA, embora esse rover não tenha um detector de metano.)

Esta imagem é de outra amostra do falso “solo” marciano depois de ter sido removido da câmara de simulação de Marte. A superfície é selada com uma crosta dura de sal. Alexander Pavlov e sua equipe descobriram que o selo se forma depois que a amostra passa de três a 13 dias em condições semelhantes às de Marte, e somente se a concentração de sal perclorato estiver entre 5% e 10%. A cor é mais clara no centro, onde a amostra foi riscada com uma palheta de metal. A cor mais clara indica a presença de solo mais seco abaixo da camada superior, que absorveu a umidade do ar assim que a amostra foi retirada da câmara de simulação, e ficou marrom. Crédito da imagem: NASA/Alexander Pavlov

Pavlov atribui a origem desta hipótese a uma experiência não relacionada que liderou em 2017, que envolveu o cultivo de microrganismos no permafrost marciano (solo congelado) misturado com sal, tal como o 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 crescimento microbiano 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 subia, passando de sólido a gasoso e deixando o sal para trás.

Gelo permanente em Marte e na Terra

“Não pensamos muito nisso no momento”, disse Pavlov, mas ele se lembra da crosta do solo em 2019, quando O espectrômetro laser ajustável do SAM detectou uma explosão de metano Ninguém pode explicar.

“Foi quando a ideia me veio à mente”, disse Pavlov. Foi quando ele e sua equipe começaram a testar as condições sob as quais selos duros de sal poderiam se formar e quebrar.

A Curiosity decidiu responder à pergunta: Será que Marte tinha as condições ambientais adequadas para sustentar pequenas formas de vida chamadas micróbios? No início da sua missão, os instrumentos científicos do Curiosity encontraram evidências químicas e mineralógicas 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 misturadas com diferentes concentrações de um sal chamado perclorato, muito difundido em Marte. (Provavelmente não existe permafrost na cratera Gale hoje, mas as focas podem ter se formado há muito tempo, quando Gale estava mais fria e gelada.) Os cientistas expuseram cada amostra a diferentes temperaturas e pressões de ar dentro da Câmara de Simulação de Marte Goddard da NASA.

Periodicamente, a equipe de Pavlov injetava néon, um isótopo de metano, sob a amostra de solo e media a pressão do gás abaixo e acima dela. A alta pressão abaixo da amostra indica que o gás ficou preso. Em última análise, o selo formou-se em condições semelhantes às de Marte em apenas três a 13 dias em amostras contendo uma concentração de 5% a 10% de perclorato.

Esta 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 em seguida para ver se também pode formar selos.

O rover Curiosity chegou a uma área 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 importante do Revisão sênior da missão planetária de 2022 da NASATrabalhos teóricos como o de Pavlov são cruciais para este esforço. No entanto, os cientistas dizem que também precisam de medições mais consistentes do metano.

O SAM só sente cheiro de metano algumas vezes por ano porque está ocupado fazendo seu trabalho principal de perfurar amostras da superfície e analisar sua composição química.

“Os experimentos com metano consomem muitos recursos, por isso temos que ser muito estratégicos quando decidimos conduzi-los”, disse o investigador principal do SAM, Charles Malespin, da Universidade Goddard.

No entanto, os cientistas dizem que testar a frequência com que os níveis de metano aumentam, por exemplo, exigirá uma nova geração de instrumentos de superfície que meçam continuamente o metano em muitos locais de Marte.

“Parte do trabalho sobre metano deve 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 salino sob condições semelhantes às de Marte.” Implicações das flutuações do metano em Marte por Alexander A. Pavlov, James Johnson, Raul Garcia Sanchez, Ariel Segelnytsky, Chris Johnson, Jeffrey Davis, Scott Gosiewicz e Prabhakar Misra, 09 de março de 2024, Jornal de Pesquisa Geofísica: Planetas.
doi: 10.1029/2023JE007841

A curiosidade é construída por Laboratório de Propulsão a Jato, administrado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia. O JPL está liderando a missão em nome da Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington.