12/01/2023 - 12:27
Uma equipe de pesquisa usando novos métodos para analisar dados do rover Curiosity da Nasa e seu espectrômetro de nêutrons Dynamic Albedo of Neutrons (DAN) em Marte foi capaz de verificar independentemente que “halos” de fraturas subterrâneas (rochas coloridas que cercavam as fissuras) continham opala rica em água. A descoberta pode servir como um recurso importante para a exploração humana.
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O estudo conclui que as vastas redes de fraturas subterrâneas teriam fornecido condições ricas em água e protegidas contra radiação que eram potencialmente mais habitáveis do que as da superfície.
Rochas de tons claros
Em 2012, a Nasa enviou o rover Curiosity a Marte para explorar a cratera Gale, uma grande bacia de impacto com uma enorme montanha em camadas no meio. À medida que o Curiosity atravessava a superfície de Marte, os pesquisadores descobriram rochas de tons claros ao redor de fraturas que cruzam certas partes da paisagem marciana, às vezes se estendendo até o horizonte das imagens do rover. Trabalhos recentes descobriram que essas redes de halo generalizadas serviram como um dos últimos, senão os últimos, ambientes ricos em água na era moderna da cratera Gale. Esse ambiente rico em água no subsolo também teria fornecido condições mais habitáveis quando as condições na superfície provavelmente eram muito mais severas.
Como parte de um estudo publicado na revista Journal of Geophysical Research: Planets, liderado por Travis Gabriel (ex-pesquisador de pós-doutorado da Universidade Estadual do Arizona e agora físico pesquisador do governo dos EUA), dados de arquivo de vários instrumentos foram examinados e mostraram anomalias consideráveis perto de rochas iluminadas no início da travessia. Por acaso, o rover Curiosity passou por cima de um desses halos de fratura muitos anos atrás, muito antes de Gabriel e Sean Czarnecki, pós-graduando da Universidade Estadual do Arizona e coautor do estudo, juntarem-se à equipe do rover.
Olhando para as imagens antigas, eles viram uma enorme extensão de halos de fratura se estendendo a distância. Ao aplicar novos métodos para analisar dados de instrumentos, a equipe de pesquisa descobriu algo curioso. Esses halos não apenas pareciam halos encontrados muito mais tarde na missão, em unidades rochosas completamente diferentes, mas eram semelhantes em sua composição: muita sílica e água.
“Nossa nova análise de dados de arquivo mostrou semelhança impressionante entre todos os halos de fratura que observamos muito mais tarde na missão”, disse Gabriel. “Ver que essas redes de fratura eram tão difundidas e provavelmente repletas de opala foi incrível.”
Rochas únicas
Gabriel e sua equipe de pesquisadores estudaram a composição de rochas de cores claras ao redor das fraturas no solo na cratera Gale. Estudos anteriores em que Gabriel esteve envolvido usaram um espectrômetro do rover, ChemCam, para mostrar que esses halos podem ser compostos de opala, um material que tem implicações importantes para a história da cratera. A própria opala contém uma grande quantidade de água, que produziu um forte sinal em outro instrumento do rover: o espectrômetro DAN.
Observando os núcleos de perfuração obtidos em dois locais de perfuração muitos anos depois da missão, os cientistas confirmaram que essas rochas de tons claros eram únicas em comparação com qualquer coisa que a equipe já havia visto antes.
“Essas rochas de tons claros estavam se iluminando em nosso detector de nêutrons, produzindo taxas de contagem de nêutrons térmicas anormalmente altas”, disse Gabriel.
Além de olharem para trás através de dados de arquivo, Gabriel e sua equipe buscaram oportunidades para estudar novamente essas rochas de tons claros. Assim que chegaram ao local de perfuração de Lubango, um halo de fratura de tom brilhante, Gabriel liderou uma campanha de medição dedicada usando o espectrômetro de nêutrons, confirmando a composição rica em opala dos halos de fratura.
Refúgio seguro
A descoberta da opala é digna de nota, pois ela pode se formar em cenários onde a sílica está em solução com água, um processo semelhante à dissolução de açúcar ou sal na água. Se houver muito sal ou as condições mudarem, ele começa a assentar no fundo. Na Terra, a sílica sai da solução em lugares como lagos e fundos oceânicos e pode se formar em fontes termais e gêiseres, algo semelhante aos ambientes do Parque Nacional de Yellowstone, nos EUA.
Ambientes ricos em água no subsolo de Marte poderiam ter fornecido um refúgio seguro das duras condições na superfície de Marte, que é bastante inóspita em comparação com a Terra. Na cratera Gale, as temperaturas podem cair abaixo de 73,3 graus Celsius negativos durante a noite de inverno, atingindo apenas cerca de -1,1°C nas tardes mais quentes. A cratera Gale também experimenta muito mais radiação do que a superfície da Terra devido à nossa atmosfera muito mais espessa. Cada dia passado por uma pessoa na cratera Gale a exporia a uma dose de radiação de fonte cósmica que equivale aproximadamente a um raio X diário da pelve.
Como os cientistas esperam que essa opala na cratera Gale tenha se formado na era moderna de Marte, essas redes subterrâneas de fraturas poderiam ter sido muito mais habitáveis do que as duras condições modernas na superfície.
Água na opala
“Dadas as amplas redes de fraturas descobertas na cratera Gale, é razoável esperar que essas condições subterrâneas potencialmente habitáveis se estendam a muitas outras regiões da cratera, e talvez em outras regiões de Marte”, disse Gabriel. “Esses ambientes teriam se formado muito tempo depois que os antigos lagos da cratera Gale secaram.”
A importância de encontrar opala em Marte terá vantagens para os futuros astronautas, e os esforços de exploração podem tirar proveito desses amplos recursos hídricos. A própria opala é composta predominantemente por dois componentes: sílica e água, com quantidades menores de impurezas como o ferro. Como a opala não é um mineral, a água não está tão fortemente ligada a uma estrutura cristalina. Isso significa que, se você moer e aplicar calor, a opala libera sua água. Em um estudo anterior, Gabriel e outros cientistas do rover Curiosity demonstraram esse processo exato.
Embora Gabriel e sua equipe não sejam capazes de realizar uma avaliação exaustiva do conteúdo de água em todos os halos, os experimentos de nêutrons dedicados que eles realizaram em dois desses halos demonstram que um halo de um metro poderia abrigar cerca de 3,8 a 5,7 litros de água nos primeiros 30,5 centímetros da superfície.
Novo recurso hídrico marciano?
O que essa descoberta de pesquisa significa para a futura exploração de Marte? Os polos de Marte abrigam uma grande quantidade de gelo de água entre outros compostos voláteis como o dióxido de carbono. Nos dias atuais, o equador de Marte, em comparação, é pobre em água, não mostrando nenhum sinal de recursos generalizados de gelo de água na superfície próxima. O estudo sugere que a opala rica em água pode estar revestindo muitas paisagens em regiões de Marte onde os cientistas não esperavam encontrar água.
Surpreendentemente, a opala na cratera Gale retém água apesar das condições secas da atmosfera moderna. Combinados com evidências crescentes de dados de satélite que mostram a presença de opala em outros lugares de Marte, esses materiais resilientes podem ser um grande recurso para futuras atividades de exploração em outros lugares de Marte – isto é, se a opala em outros lugares de Marte também retiver água no mesmo grau que o opala na cratera Gale.
A opala se forma em ambientes ricos em água. No entanto, ela foi encontrada em fraturas que se formaram muito mais tarde no tempo geológico em comparação com a maioria das rochas na cratera Gale. Muitas das rochas da cratera Gale foram formadas em um antigo ambiente de lago. Isso demonstra que a água que formou os halos estava no subsolo muito mais tarde e que era muito mais difundida do que os pesquisadores pensavam.
Resultados fantásticos
Uma vez que a opala se forma, ela tende a amadurecer em uma forma mais cristalina quando exposta à água e a condições flutuantes. O fato de esta opala estar tão bem preservada sugere que, uma vez formada, não houve muita interação com a água depois disso. Dessa forma, as descobertas do rover Curiosity nos ajudam a entender onde, quando e o que acontece com a água em Marte.
“É incrível ver o detector de nêutrons do Curiosity, a única sonda de subsuperfície do rover, que originariamente deveria sobreviver apenas por alguns anos na missão, ainda fornecendo resultados fantásticos como estes que revelam a natureza da água e materiais hidratados enterrados logo abaixo da superfície marciana”, disse o coautor Craig Hardgrove, professor associado da Escola de Exploração Espacial e da Terra da Universidade Estadual do Arizona e cientista da equipe DAN do Curiosity.
Gabriel e a equipe continuam a investigar o papel da água na formação e alteração das rochas marcianas enquanto o rover Curiosity sobe o monte central da cratera Gale, mas ainda não foram descobertos novos halos. Como membro da equipe do rover Perseverance, enviado a Marte em 2020, Gabriel está ansioso para explorar recursos ricos em sílica em um novo local a fim de entender a natureza dos ambientes ricos em água em outras partes do Planeta Vermelho.
