Tecnologia Científica

Carbono recém-descoberto pode fornecer pistas sobre Marte antigo
A análise de isótopos de carbono em amostras de sedimentos retiradas de meia dúzia de locais expostos, incluindo um penhasco exposto, deixa os pesquisadores com três explicações plausíveis para a origem do carbono – poeira cósmica,...
Por Universidade da Pensilvânia - 17/01/2022


Uma selfie tirada pelo rover Curiosity Mars da NASA no Sol 2291 no local de perfuração "Rock Hall", localizado em Vera Rubin Ridge. O carbono reduzido liberado do pó deste furo foi fortemente esgotado no carbono 13, a surpreendente assinatura isotópica de carbono relatada pela equipe. A selfie é composta por 57 imagens individuais tiradas pela Mars Hand Lens Imager (MAHLI) do rover, uma câmera na extremidade do braço robótico do rover. Crédito: NASA/Caltech-JPL/MSSS.

O rover Curiosity da NASA pousou em Marte em 6 de agosto de 2012 e, desde então, percorreu a Cratera Gale coletando amostras e enviando os resultados de volta para casa para os pesquisadores interpretarem. A análise de isótopos de carbono em amostras de sedimentos retiradas de meia dúzia de locais expostos, incluindo um penhasco exposto, deixa os pesquisadores com três explicações plausíveis para a origem do carbono – poeira cósmica, degradação ultravioleta do dióxido de carbono ou degradação ultravioleta do metano biologicamente produzido.

Os pesquisadores observam hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences que "Todos os três desses cenários são não convencionais, ao contrário dos processos comuns na Terra".

O carbono tem dois isótopos estáveis, 12 e 13. Observando as quantidades de cada um em uma substância, os pesquisadores podem determinar detalhes sobre o ciclo do carbono que ocorreu, mesmo que tenha acontecido há muito tempo.

"As quantidades de carbono 12 e carbono 13 em nosso sistema solar são as quantidades que existiam na formação do sistema solar", disse Christopher H. House, professor de geociências da Penn State. "Ambos existem em tudo, mas como o carbono 12 reage mais rapidamente que o carbono 13, observar as quantidades relativas de cada um nas amostras pode revelar o ciclo do carbono".

O Curiosity, que é liderado pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA no sul da Califórnia, passou os últimos nove anos explorando uma área da Cratera Gale que expôs camadas de rochas antigas. O rover perfurou a superfície dessas camadas e recuperou amostras de camadas sedimentares enterradas. O Curiosity aqueceu as amostras na ausência de oxigênio para separar quaisquer produtos químicos. A análise espectrográfica de uma porção do carbono reduzido produzido por esta pirólise mostrou uma ampla faixa de quantidades de carbono 12 e carbono 13 dependendo de onde ou quando a amostra original se formou. Algum carbono foi excepcionalmente esgotado em carbono 13, enquanto outras amostras de carbono foram enriquecidas.

"As amostras extremamente empobrecidas em carbono 13 são um pouco como amostras da Austrália retiradas de sedimentos com 2,7 bilhões de anos", disse House. “Essas amostras foram causadas por atividade biológica quando o metano foi consumido por antigos tapetes microbianos, mas não podemos dizer necessariamente isso em Marte porque é um planeta que pode ter se formado de materiais e processos diferentes da Terra”.

Para explicar as amostras excepcionalmente esgotadas, os pesquisadores sugerem três possibilidades: uma nuvem de poeira cósmica , radiação ultravioleta decompondo o dióxido de carbono ou degradação ultravioleta do metano criado biologicamente.
 
De acordo com House, a cada duzentos milhões de anos o sistema solar passa por uma nuvem molecular galáctica.

"Não deposita muita poeira", disse House. "É difícil ver qualquer um desses eventos de deposição no registro da Terra."

Para criar uma camada que o Curiosity pudesse amostrar , a nuvem de poeira galáctica teria primeiro reduzido a temperatura em um Marte que ainda continha água e criado geleiras. A poeira teria se depositado em cima do gelo e precisaria permanecer no lugar quando a geleira derretesse, deixando para trás uma camada de sujeira que incluía o carbono.

Até agora, há evidências limitadas de geleiras passadas na Cratera Gale em Marte. Segundo os pesquisadores, "essa explicação é plausível, mas requer pesquisas adicionais".

Uma segunda explicação possível para quantidades menores de carbono 13 é a conversão ultravioleta de dióxido de carbono em compostos orgânicos como formaldeído.

O furo Highfield em Vera Rubin Ridge. O pó de perfuração deste buraco mostrou valores
de isótopos de carbono indicando um ciclo de carbono que inclui vida subsuperficial,
intensa radiação UV penetrando na atmosfera ou poeira interestelar. A imagem foi
tirada pelo Mars Hand Lens Imager no sol 2247. Crédito: NASA/Caltech-JPL/MSSS.

"Existem trabalhos que preveem que os raios UV podem causar esse tipo de fracionamento", disse House. “No entanto, precisamos de mais resultados experimentais mostrando esse fracionamento de tamanho para que possamos descartar ou descartar essa explicação”.

O terceiro método possível de produção de amostras empobrecidas de carbono 13 tem uma base biológica.

Na Terra, uma assinatura fortemente empobrecida de carbono 13 de uma paleosuperfície indicaria que micróbios do passado consumiram metano produzido microbianamente. Marte antigo pode ter tido grandes nuvens de metano sendo liberadas do subsolo, onde a produção de metano teria sido energeticamente favorável. Então, o metano liberado seria consumido por micróbios da superfície ou reagiria com a luz ultravioleta e seria depositado diretamente na superfície.

No entanto, de acordo com os pesquisadores, atualmente não há evidências sedimentares de micróbios de superfície na paisagem anterior de Marte e, portanto, a explicação biológica destacada no artigo depende da luz ultravioleta para colocar o sinal de carbono 13 no solo.

"Todas as três possibilidades apontam para um ciclo de carbono incomum, diferente de tudo na Terra hoje", disse House. "Mas precisamos de mais dados para descobrir qual destas é a explicação correta. Seria bom se o rover detectasse uma grande pluma de metano e medisse os isótopos de carbono dela, mas embora existam plumas de metano , a maioria é pequena e nenhum rover tem amostrado um grande o suficiente para os isótopos serem medidos."

House também observa que encontrar restos de tapetes microbianos ou evidências de depósitos glaciais também pode esclarecer um pouco as coisas.

"Estamos sendo cautelosos com nossa interpretação, que é o melhor caminho ao estudar outro mundo", disse House.

O Curiosity ainda está coletando e analisando amostras e retornará ao frontão onde encontrou algumas das amostras deste estudo em cerca de um mês.

"Esta pesquisa atingiu um objetivo de longa data para a exploração de Marte", disse House. "Para medir diferentes isótopos de carbono - uma das ferramentas de geologia mais importantes - a partir de sedimentos em outro mundo habitável, e o faz observando 9 anos de exploração."

Também trabalhando no projeto da Penn State estava Gregory M. Wong, recém-doutorado em geociências.

 

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