Tecnologia Científica

Pesquisadores simulam o núcleo de Marte para investigar sua composição e origem
Marte éum dos nossos vizinhos terrestres mais pra³ximos, mas ainda estãomuito distante - entre 55 e 400 milhões de quila´metros, dependendo de onde a Terra e Marte são relativos ao sol.
Por Universidade de Tóquio - 13/05/2020


Ondas pulsadas se propagam atravanãs de amostras na velocidade do som.
Crédito: © 2020 Nishida et al.

Experimentos baseados na Terra com ligas de ferro-enxofre que se pensa compreenderem o núcleo de Marte revelam detalhes sobre as propriedades sa­smicas do planeta pela primeira vez. Esta informação serácomparada com as observações feitas por sondas espaciais marcianas em um futuro pra³ximo. Se os resultados entre experimento e observação coincidem ou não, confirmara¡ as teorias existentes sobre a composição de Marte ou questionara¡ a história de sua origem.

Marte éum dos nossos vizinhos terrestres mais pra³ximos, mas ainda estãomuito distante - entre 55 e 400 milhões de quila´metros, dependendo de onde a Terra e Marte são relativos ao sol. No momento da redação deste texto, Marte fica a cerca de 200 milhões de quila´metros e, de qualquer forma, éextremamente difa­cil, caro e perigoso de se chegar. Por essas razaµes, a s vezes émais sensato investigar o planeta vermelho atravanãs de simulações aqui na Terra do que enviar uma sonda espacial cara ou, no futuro, pessoas.

Keisuke Nishida, professor assistente do Departamento de Ciências da Terra e Planeta¡rias da Universidade de Ta³quio na anãpoca do estudo, e sua equipe estudam o funcionamento interno e a composição de Marte atravanãs de dados sa­smicos que revelam não apenas o estado atual do planeta, mas também sugere seu passado, incluindo suas origens.

"Tomando nossos resultados, os pesquisadores que laªem dados sa­smicos marcianos agora podera£o dizer se o núcleo éprincipalmente liga de ferro-enxofre ou não", disse Nishida. "Se não for, isso nos dira¡ algo sobre as origens de Marte. Por exemplo, se o núcleo de Marte inclui sila­cio e oxigaªnio, isso sugere que, como a Terra, Marte sofreu um grande evento de impacto ao se formar. Então, o que éMarte écomposto e como foi formado? Acho que estamos prestes a descobrir. "


"A exploração dos interiores profundos da Terra, Marte e outros planetas éuma das grandes fronteiras da ciaªncia", disse Nishida. "a‰ fascinante em parte por causa das escalas assustadoras envolvidas, mas também por causa de como as investigamos com segurança a partir dasuperfÍcie da Terra."

Durante muito tempo, teorizou-se que o núcleo de Marte provavelmente consiste em uma liga de ferro-enxofre. Mas dado o quanto inacessa­vel o núcleo da Terra épara nós, as observações diretas do núcleo de Marte provavelmente tera£o que esperar algum tempo. a‰ por isso que os detalhes sa­smicos são tão importantes, pois as ondas sa­smicas, semelhantes a s ondas sonoras extremamente poderosas, podem viajar atravanãs de um planeta e oferecer um vislumbre interior, embora com algumas ressalvas.

Prensas multianvil do tipo Kawai instaladas nas instalações SPring-8 (esquerda)
e KEK-PF (direita). Crédito: © 2020 Nishida et al.

"A sonda Insight da NASA já estãoem Marte coletando leituras sa­smicas", disse Nishida. "No entanto, mesmo com os dados sa­smicos, havia uma importante informação que faltava sem a qual os dados não podiam ser interpretados. Precisa¡vamos conhecer as propriedades sa­smicas da liga ferro-enxofre que se pensa formar o núcleo de Marte."

Nishida e sua equipe mediram a velocidade do que éconhecido como ondas P (um dos dois tipos de ondas sa­smicas , o outro sendo ondas S) em ligas de ferro-enxofre fundidas .



"Devido a obsta¡culos técnicos, foram necessa¡rios mais de três anos para que pudanãssemos coletar os dados ultrassa´nicos de que precisa¡vamos, e estou muito satisfeito por termos os dados agora", disse Nishida. "A amostra éextremamente pequena, o que pode surpreender algumas pessoas, devido a  enorme escala do planeta que estamos simulando efetivamente. Mas experimentos de alta pressão em microescala ajudam na exploração de estruturas em macroescala e longas histórias evolutivas de planetas em escala de tempo".

Uma liga de ferro-enxofre derretida logo acima do seu ponto de fusão de 1.500 graus Celsius e sujeita a 13 gigapascais de pressão tem uma velocidade de onda P de 4.680 metros por segundo; isso é13 vezes mais rápido que a velocidade do som no ar, que éde 343 metros por segundo. Os pesquisadores usaram um dispositivo chamado prensa multianvil do tipo Kawai para comprimir a amostra a essas pressaµes. Eles usaram feixes de raios-X de duas instalações sa­ncrotron, KEK-PF e SPring-8, para criar imagens das amostras, a fim de calcular os valores da onda P.

"Tomando nossos resultados, os pesquisadores que laªem dados sa­smicos marcianos agora podera£o dizer se o núcleo éprincipalmente liga de ferro-enxofre ou não", disse Nishida. "Se não for, isso nos dira¡ algo sobre as origens de Marte. Por exemplo, se o núcleo de Marte inclui sila­cio e oxigaªnio, isso sugere que, como a Terra, Marte sofreu um grande evento de impacto ao se formar. Então, o que éMarte écomposto e como foi formado? Acho que estamos prestes a descobrir. "

O estudo foi publicado na Nature Communications .

 

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