Superfície de lua pode revelar segredos do passado de Marte

Face de Fobos que está sempre voltada para Marte recebe há milênios átomos e moléculas provenientes da atmosfera do Planeta Vermelho

Imagem de Fobos de 23 de março de 2008, tirada pela câmera High Resolution Imaging Science Experiment do Mars Reconnaissance Orbiter da Nasa. Segredos do passado do Planeta Vermelho poderão ser revelados pelo estudo de amostras da superfície do lado desse satélite voltado para o planeta. Crédito: Nasa/JPL-Caltech/Universidade do Arizona

Fobos, uma das duas luas de Marte, orbita através de uma corrente de átomos carregados e moléculas que fluem da atmosfera do Planeta Vermelho, mostram novas pesquisas. Muitas dessas partículas carregadas (íons) de oxigênio, carbono, nitrogênio e argônio escapam de Marte há bilhões de anos, conforme o planeta se desfaz de sua atmosfera. Alguns íons, preveem os cientistas, estão colidindo com a superfície de Fobos e podem ser preservados em sua camada superior, segundo um artigo publicado na revista “Nature Geoscience” e abordado pelo Goddard Space Flight Center, da Nasa.

Para os pesquisadores, isso significa que uma análise em laboratório do solo de Fobos poderia revelar informações importantes sobre a evolução da atmosfera marciana. Marte já teve uma atmosfera espessa o suficiente para abrigar água líquida em sua superfície. Hoje, porém, ela tem menos de 1% da densidade da atmosfera terrestre.

“Sabíamos que Marte perdeu sua atmosfera para o espaço, e agora sabemos que parte dela acabou em Fobos”, disse Quentin Nénon, pesquisador do Laboratório de Ciências Espaciais da Universidade da Califórnia em Berkeley (EUA) e principal autor do estudo.

Fobos conforme observado pelo Imaging Ultraviolet Spectrograph da sonda Maven. O laranja mostra a luz solar ultravioleta média (MUV) refletida da superfície de Fobos, expondo sua forma irregular e muitas crateras. O azul mostra a luz ultravioleta detectada em 121,6 nm, que é espalhada pelo hidrogênio na atmosfera superior estendida de Marte. Fobos, observada aqui em um intervalo de 300 km, bloqueia essa luz, eclipsando o céu ultravioleta. Créditos: CU/Lasp & Nasa
Origem misteriosa

Fobos é uma das duas luas de Marte (a outra é chamada Deimos). Esse satélite orbita o Planeta Vermelho cerca de 60 vezes mais perto do que a Lua orbita a Terra. Deformado, marcado por crateras e 100 vezes menor em diâmetro que a nossa Lua, Fobos é fonte de grande controvérsia entre os cientistas.

O mistério é: de onde vieram Fobos e Deimos? São asteroides capturados pela gravidade marciana ou satélites naturais de Marte gerados pela mesma nuvem que criou o planeta? Também é possível que tenham se formado a partir dos detritos expelidos quando Marte colidiu com algo, semelhante a como se pensa que a Lua se formou após a Terra colidir com um objeto rochoso.

Para ajudar a resolver o debate, a Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (Jaxa) está se preparando para enviar a sonda Martian Moons Exploration (MMX) a Fobos em 2024. A nave deverá coletar as primeiras amostras da superfície da lua e trazê-las para cá. Mas essas amostras, observou Nénon, poderiam revelar muito mais do que a origem de Fobos se a MMX pousasse no lado da lua que sempre está voltado para Marte.

Fobos orbita Marte em rotação sincronizada, assim como a Lua em relação à Terra. Isso significa que ela sempre mostra apenas um lado ao planeta. Como resultado, as rochas no lado próximo de Fobos foram banhadas por átomos e moléculas marcianos por milênios. A pesquisa de Nénon mostra que a camada superficial superior do lado de Fobos voltado para Marte foi submetida a 20 a 100 vezes mais íons marcianos rebeldes do que seu lado oposto.

Arquivo do passado

“Com uma amostra do lado próximo a Marte”, disse Nénon, “poderíamos ver um arquivo da atmosfera passada de Marte nas camadas mais superficiais de grãos. Já mais profundamente nos grãos, poderíamos ver a composição primitiva de Fobos”.

A equipe de Nénon analisou dados da Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, ou Maven, da Nasa para chegar a essa conclusão. O Maven vem coletando dados da órbita marciana há mais de seis anos para ajudar os cientistas a descobrir como Marte perdeu sua atmosfera e para fornecer outros conhecimentos científicos importantes sobre a evolução do clima do planeta. Uma vez que a espaçonave cruzou a órbita de Fobos cerca de cinco vezes a cada dia da Terra enquanto circulava Marte durante sua missão principal, Nénon e seus colegas descobriram que poderiam usar as medições da Maven para aprender algo sobre Fobos, especialmente porque é o alvo da missão MMX.

Visualização que mostra a mudança na órbita da espaçonave Maven durante sua missão principal, à medida que progrediu da órbita de entrada altamente elíptica inicial para uma órbita um pouco menos elíptica e, finalmente, para a órbita científica. Crédito: Scientific Visualization Studio da Nasa

Eles confiaram no instrumento de Composição de Íons Térmicos e Supratérmicos do Maven (Static) para medir os íons marcianos na órbita de Fobos. O Static mede a energia cinética e a velocidade das partículas que chegam. Isso permite que os cientistas calculem sua massa. Com base nas diferentes massas de íons medidas, o Static determinou quais partículas vieram de Marte em vez do Sol. O Sol também emite íons que destroem a atmosfera, embora estes tenham predominantemente massa muito menor. Os cientistas então estimaram quantos íons poderiam chegar à superfície de Fobos e quão profundamente eles seriam implantados (não mais do que várias centenas de nanômetros, que é cerca de 250 vezes mais raso do que a largura de um cabelo humano).

Arquivo preservado

“O que Quentin fez foi realizar investigações que fizemos na Lua e em outras luas do Sistema Solar e aplicar os mesmos métodos a Fobos pela primeira vez”, disse Andrew Poppe, cientista pesquisador associado do Laboratório de Ciências Espaciais da Universidade da Califórnia em Berkeley e coautor do artigo de Fobos.

Estudar satélites para aprender mais sobre seus planetas anfitriões é uma prática comum. A Lua da Terra, por exemplo, sem atmosfera, vento ou água para retirar as pistas antigas de sua superfície, é considerada pelos cientistas como o arquivo mais bem preservado que temos do início do Sistema Solar.

“O que vimos nas amostras da Apollo é que a Lua tem registrado pacientemente átomos individuais vindos do Sol e da Terra”, disse Poppe. “É um registro histórico muito legal.”

Caminho certo

Os cientistas esperam que mais amostras da superfície da Lua nos informem sobre a antiga atmosfera da Terra ou o primeiro campo magnético. Poppe, cujos colegas de Berkeley projetaram e construíram o instrumento Static, disse que se perguntava se a superfície de Fobos poderia revelar informações sobre o início de Marte, quando o planeta parece ter sido quente e úmido.

Vários anos atrás, certa vez ele se viu sem serviço de Internet no laboratório. “Fui forçado a conversar com meus colegas durante o café porque não tínhamos nada melhor para fazer”, disse Poppe. Ele lhes perguntou se Fobos poderia ser submetida a íons marcianos como a Lua da Terra é frequentemente sujeita a partículas vindas da Terra. “Vocês veem alguma evidência disso?”, perguntou ele.

Ninguém havia investigado isso. Então, Poppe fez alguns modelos de computador que indicavam que ele estava no caminho certo. Quando Nénon ingressou no Laboratório de Ciências Espaciais em 2019, ele se ofereceu para estudar os dados do Maven a fim de descobrir se o modelo de Poppe estava certo. Acontece que estava. “Portanto, esperançosamente, essa descoberta terá um impacto nas atividades científicas da missão MMX”, disse Nénon.

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