Rover Curiosity intensifica paradoxo do passado de Marte

Os cientistas que estudam Marte estão a lidar com um problema. As amplas evidências dizem que, no passado, Marte esteve por vezes molhado, e que a água corria e acumulava-se à superfície do planeta.

No entanto, nessa altura o Sol era cerca de um-terço menos quente e os modeladores climáticos trabalham arduamente para produzir cenários que tornam a superfície de Marte quente o suficiente para manter a água líquida.

A teoria dominante é a da existência de uma atmosfera de dióxido de carbono mais espessa que formou um manto de efeito de estufa, ajudando a aquecer a superfície do jovem Marte.

No entanto, de acordo com uma nova análise de dados do rover Curiosity da NASA, Marte teve muito pouco dióxido de carbono, há cerca de 3,5 mil milhões de anos atrás, para fornecer aquecimento suficiente para o efeito de estufa descongelar a água gelada.

O mesmo leito rochoso em que o Curiosity encontrou sedimentos de um antigo lago onde micróbios poderiam ter prosperado é a fonte das evidências que acrescentam tantos dilemas ao puzzle de como poderá ter existido tal lago.

O Curiosity não detetou minerais de carbonatos nas amostras rochosos que analisou. A nova análise conclui que a escassez de carbonatos naquele leito rochoso significa que a atmosfera de Marte, à altura da existência do lago – cerca de 3,5 mil milhões anos atrás – não poderia ter mantido muito dióxido de carbono.

“Ficámos particularmente impressionados com a ausência de minerais de carbonato nas rochas sedimentares que o rover examinou,” comenta Thomas Bristow, do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, no estado norte-americano da Califórnia.

“Seria realmente difícil obter água líquida mesmo se existisse cem vezes mais dióxido de carbono na atmosfera do que as evidências minerais na rocha nos dizem”.

Bristow é o investigador principal do instrumento CheMin (Chemistry and Mineralogy) do Curiosity e autor principal do estudo publicado esta semana na revista Proceedings of the National Academy of Science.

O Curiosity não fez nenhuma deteção definitiva de carbonatos em qualquer leito rochoso que estudou desde que aterrou na Cratera Gale em 2011. O CheMin pode identificar carbonatos caso correspondam a uma pequena percentagem da rocha.

A nova análise de Bristow e dos 13 coautores calculou a quantidade máxima de dióxido de carbono que poderia ter estado presente, consistente com essa escassez de carbonatos.

Na água, o dióxido de carbono combina com iões carregados positivamente como o magnésio e ferro para formar minerais de carbonato. Outros minerais nas mesmas rochas indicam que esses iões estavam prontamente disponíveis.

Os outros minerais, como magnetite e minerais argilosos, também fornecem evidências de que as circunstâncias subsequentes nunca se tornaram ácidas o suficiente para que os carbonatos se tivessem dissolvido, como pode acontecer em águas subterrâneas ácidas.

O dilema tem vindo a acumular-se há anos: as evidências dos fatores que afetam as temperaturas superficiais – principalmente a energia recebida do jovem Sol e a cobertura proporcionada pela atmosfera do planeta – somam uma incompatibilidade com evidências difundidas para redes de rios e lagos no passado de Marte.

As pistas, como rácios isotópicos na atmosfera atual de Marte, indicam que o planeta já teve uma atmosfera muito mais densa do que tem hoje. No entanto, os modelos teóricos do clima passado de Marte lutam para produzir condições que permitem água líquida à superfície marciana durante muitos milhões de anos.

Um modelo bem-sucedido propõe uma espessa atmosfera de dióxido de carbono que também contém hidrogénio molecular. No entanto, existe controvérsia sobre como essa atmosfera seria produzida e sustentada.

O novo estudo liga o puzzle a um lugar e a uma época em particular, com uma verificação no solo por carbonatos exatamente nos mesmos sedimentos que mantêm o registo de um lago cerca de mil milhões de anos após a formação do planeta.

Durante as últimas duas décadas, os investigadores usaram espectrómetros a bordo de orbitadores marcianos para procurar carbonatos que poderiam ter resultado de uma era antiga de dióxido de carbono mais abundante. Encontraram muito menos do que o previsto.

“O porquê da pouca quantidade de carbonatos, vistos a partir de órbita, tem sido um mistério,” salienta Bristow.

“Podíamos resolver o dilema dizendo que os carbonatos ainda devem estar presentes, mas simplesmente não os conseguimos ver de órbita porque estão cobertos por poeira, ou enterrados, ou não estamos a observar no lugar certo”, diz o cientista.

“Os resultados do Curiosity levam o paradoxo a um foco. Esta é a primeira vez que verificámos a existência de carbonatos à superfície numa rocha que sabemos ter sido formada por sedimentos depositados sob água”, acrescenta Bristow.

A nova análise conclui que não mais do que algumas dezenas de milibares de dióxido de carbono podem ter estado presentes quando o lago existia, caso contrário teriam sido produzidos carbonatos suficientes para o CheMin do Curiosity os detetar.

Um milibar é um-milésimo da pressão do ar ao nível do mar na Terra. A atmosfera atual de Marte é inferior a 10 milibares e tem cerca de 95% de dióxido de carbono.

“Esta análise encaixa-se com muitos estudos teóricos de que a superfície de Marte, mesmo que há muito tempo, não era quente o suficiente para a água permanecer no estado líquido,” comenta Robert Haberle, cientista do clima marciano no Centro Ames da NASA e coautor do artigo. “É realmente um grande enigma.”

Os investigadores estão a avaliar várias ideias sobre como conciliar o dilema.

“Alguns pensam que o lago não era um corpo aberto de água líquida. Talvez fosse líquido coberto por gelo,” observa Haberle. “Ainda conseguíamos com que alguns sedimentos se acumulassem no leito rochoso caso o gelo não fosse muito espesso.”

Uma desvantagem dessa explicação é que a equipa do rover procurou, mas não encontrou, na Cratera Gale, evidências que seriam esperadas para lagos cobertos por gelo, como fissuras grandes e profundas chamadas “cunhas de gelo”, ou “dropstones”, rochas que ficam embutidas em leitos mais macios quando penetram no gelo.

Se os lagos não estivessem gelados, o enigma torna-se ainda mais complexo graças ao que a nova análise da escassez de uma deteção de carbonatos pelo Curiosity significa para a antiga atmosfera marciana.

“A travessia do Curiosity por leitos, deltas e centenas de pés verticais de lamas depositadas em lagos antigos exige um sistema hidrológico vigoroso que abasteça água e sedimentos para formar as rochas que encontramos,” comenta Aswhin Vasavada, cientista do projeto Curiosity no JPL da NASA em Pasadena, Califórnia, EUA.

“O dióxido de carbono, misturado com outros gases como hidrogénio, tem sido o candidato principal para a influência do aquecimento necessário para um sistema desse tipo. Este resultado surpreendente parece tirá-lo da corrida.”

Quando duas linhas de evidência científica soam irreconciliáveis, estão criadas as condições para um avanço na compreensão do porquê de não parecerem. A missão do Curiosity continua a investigar as antigas condições ambientais de Marte.