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Astronomia18/01/2022

Ciclo de carbono em Marte é diferente de tudo que se vê na Terra

Selfie tirada pelo rover Curiosity Mars da Nasa no Sol 2291 no local de perfuração “Rock Hall”, localizado no Vera Rubin Ridge. O carbono reduzido liberado do pó desse 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 Curiosity. Crédito: Nasa/Caltech-JPL/MSSS

18/01/22 - 11h33min

Desde seu pouso em Marte, em 6 de agosto de 2012, o rover Curiosity, da Nasa, tem percorrido a Cratera Gale coletando amostras e enviando os resultados à Terra para os pesquisadores interpretarem. A análise de isótopos de carbono em amostras de sedimentos retiradas de meia dúzia de locais expostos, incluindo um penhasco, deixa os pesquisadores com três explicações plausíveis para a origem do carbono. Ele seria oriundo de poeira cósmica, degradação ultravioleta do dióxido de carbono ou degradação ultravioleta do metano biologicamente produzido.

Os pesquisadores observam hoje no que “Todos os três desses cenários são não convencionais, ao contrário dos processos comuns na Terra”, observam os pesquisadores em artigo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

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.

Quantidades relativas

“As quantidades de carbono 12 e carbono 13 em nosso Sistema Solar são as quantidades que existiam na formação do sistema”, disse Christopher H. House, professor de geociências da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State, nos EUA). “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.”

Liderado pelo Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da Nasa no sul da Califórnia, o Curiosity 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 essa 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.”

Nuvem galáctica

Para explicarem 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 200 milhões de anos o Sistema Solar passa por uma nuvem molecular galáctica. “Ela não deposita muita poeira”, disse o pesquisador. “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 primeiramente reduzido a temperatura em um planeta 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.

A perfuração Highfield no Vera Rubin Ridge. O pó da perfuração desse 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

Base biológica

“Existem trabalhos que preveem que os raios ultravioleta 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 paleossuperfície indicaria que micróbios do passado consumiram metano produzido microbianamente. No passado, Marte pode ter tido grandes nuvens de metano sendo liberadas do subsolo, onde a produção desse gás 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. Portanto, a explicação biológica destacada no artigo depende da luz ultravioleta para colocar o sinal de carbono 13 no solo.

Novos dados necessários

“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 dessas 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 ele.

O Curiosity ainda está coletando e analisando amostras e retornará ao local 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. “Medir diferentes isótopos de carbono – uma das ferramentas de geologia mais importantes – a partir de sedimentos em outro mundo habitável, e fazê-lo observando nove anos de exploração.”

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