Curiosity descobre evidências de que a crosta de Marte contribuiu para sua atmosfera

A química que é processada no material superficial em Marte pode explicar a razão pela qual alguns isótopos específicos dos gases nobres xenônio (Xe) e criptônio (Kr) são mais abundantes na atmosfera marciana do se esperava. Os isótopos (variantes do mesmo elemento que têm números diferentes de nêutrons) são formados nestas rochas quebradas e material que constituem o regolito marciano. A química começa quando os raios cósmicos penetram o material à superfície. Se os raios cósmicos atingem um átomo de bário (Ba), este libera um ou mais dos seus nêutrons. Os átomos de xenônio podem apanhar alguns destes nêutrons, através do processo denominado ‘captura de nêutrons’, para formar os isótopos xenônio-124 e xenônio-126. Da mesma forma, os átomos de bromo (Br) podem perder alguns dos seus nêutrons para o criptônio, ocasionando a formação do criptônio-80 e do criptônio-82. Estes isótopos podem entrar na atmosfera quando o regolito é perturbado por impactos ou por abrasão e o gás escapa do regolito. Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

O veículo robótico exploratório Curiosity da NASA encontrou evidências de que a química das substancias superficiais em Marte contribuiu dinamicamente para a composição da sua atmosfera, ao longo do tempo. Trata-se de mais uma pista de que a história do Planeta Vermelho é mais complexa e interessante do que um simples legado de perdas.

As descobertas foram produzidas pela suíte de instrumentos SAM (Sample Analysis at Mars) do Curiosity, a qual analisou a presença dos gases nobres xenônio e criptônio na atmosfera de Marte. Esses dois gases nobres podem ser usados como marcadores para ajudar aos cientistas a investigar a evolução e a erosão sofrida pela atmosfera marciana. Adicionalmente, uma grande parte da informação sobre a presença do xenônio e do criptônio na atmosfera de Marte foi fornecida pelas análises de meteoritos originários de Marte que caíram aqui na Terra e pelas medições feitas pelo programa Viking no Planeta Vermelho.

Pamela Conrad, cientista líder do estudo e principal pesquisadora do SAM no GSFC (Goddard Space Flight Center) da NASA, em Greenbelt, Maryland, EUA, declarou:

O que descobrimos é que os estudos anteriores da presença de xenônio e criptônio apenas contavam parte da história. O SAM está agora nos fornecendo o primeiro ‘benchmark’ completo ‘in situ’ contra o qual podemos comparar as medições dos meteoritos de Marte [que caíram aqui na Terra].

Essa foto mostra o conjunto de instrumentos SAM (Sample Analysis at Mars) do rover Curiosity. Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

Uma medida de particular interesse para os cientistas são as frações (rácio) de determinados isótopos (variações químicas) de xenônio e criptônio. O time do SAM correu uma série de experiências inéditas para aferir todos os isótopos de xenônio e criptônio na atmosfera marciana.

A técnica usada pelo time é denominada “espectrometria de massa estática”, a qual é boa para detectar gases ou isótopos presentes somente em quantidades vestigiais. Embora a “espectrometria de massa estática” não seja uma técnica nova, sua utilização na superfície de outro planeta é algo que só o SAM conseguiu realizar.

Sobretudo, essa análise concorda com os estudos anteriores, mas alguns rácios isotópicos foram um pouco diferentes do que era esperado. Ao trabalhar na explicação para essas sutis e importantes diferenças, os pesquisadores perceberam que os nêutrons podem ter sido transferidos de um elemento químico para outro dentro do material na superfície de Marte. Esse processo de transferência é denominado “captura de nêutrons” e explica por que alguns isótopos selecionados eram mais abundantes do que anteriormente se pensava ser possível.

Especificamente, parece que alguns dos nêutrons fornecidos pelo elemento bário foram capturados pelo xenônio para produzir níveis mais elevados do que o esperado dos isótopos de xenônio-124 e xenônio-126. Da mesma forma, o bromo poderá ter fornecido seus nêutrons para produzir níveis incomuns do criptônio-80 e do criptônio-82.

Estes isótopos podem ter sido liberados para a atmosfera por impactos na superfície do Planeta Vermelho e por gás escapando do regolito, que compõem o solo e as rochas despedaçadas na superfície marciana.

Pamela Conrad explicou:

As medições do SAM fornecem evidências de um processo realmente interessante no qual a rocha e o material não consolidado presente na superfície de Marte contribuíram de forma dinâmica para a composição isotópica do xenônio e do criptônio na atmosfera.

As atmosferas da Terra e de Marte exibem padrões muito diferentes dos isótopos de xenônio e criptônio, particularmente o xenônio-129. A atmosfera de Marte abriga muito mais deste isótopo do que a atmosfera terrestre.

Michael Meyer, cientista líder do Programa de Exploração de Marte na NASA em Washington, concluiu:

A capacidade única para medir ‘in situ’ os seis e nove isótopos diferentes de criptônio e xenônio, permite com que os cientistas aprofundem as complexas interações entre a atmosfera e a crosta marciana. A descoberta destas interações ocorridas ao longo do tempo nos capacita a atingir um maior entendimento da evolução planetária.

As experiências foram descritas no artigo intitulado “In situ measurement of atmospheric krypton and xenon on Mars with Mars Science Laboratory”, publicado em Earth and Planetary Science Letters.

Fonte

NASA: Curiosity Finds Evidence of Mars Crust Contributing to Atmosphere

Artigo Científico

Science Direct: In situ measurement of atmospheric krypton and xenon on Mars with Mars Science Laboratory

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