ExoMars encontra novos sinais de gases na atmosfera marciana

A missão ExoMars Trace Gas Orbiter da ESA detectou novos sinais de gases em Marte. Estes desvendam novos segredos sobre a atmosfera marciana e permitirão uma determinação mais precisa da existência de metano, um gás associado à actividade biológica ou geológica, no planeta.

A sonda Trace Gas Orbiter (TGO) estuda o Planeta Vermelho a partir de órbita há mais de dois anos. A missão tem como objectivo entender a mistura de gases que compõem a atmosfera marciana, com foco especial no mistério que envolve a presença de metano na região.

Enquanto isso, a sonda já detectou sinais nunca antes vistos de ozono (O3) e dióxido de carbono (CO2), com base num ano marciano completo de observações do seu sensível Atmospheric Chemistry Suite (ACS). As descobertas são relatadas em dois novos artigos publicados na Astronomy & Astrophysics, um liderado por Kevin Olsen, da Universidade de Oxford, Reino Unido, e outro liderado por Alexander Trokhimovskiy, do Instituto de Investigação Espacial da Academia Russa de Ciências, em Moscovo, na Rússia.

“Estas características são intrigantes e surpreendentes,” diz Kevin. “Estão na faixa exacta do comprimento de onda em que esperávamos ver os sinais mais fortes de metano. Antes desta descoberta, o elemento COera completamente desconhecido, e é a primeira vez que o ozono é identificado em Marte nesta parte da faixa de comprimento de onda infravermelho.”

A atmosfera marciana é dominada pelo CO2, que os cientistas observam para medir temperaturas, rastrear estações do ano, explorar a circulação de ar e muito mais. O ozono – que forma uma camada na atmosfera superior em Marte e na Terra – ajuda a manter a química da atmosfera estável. Tanto o COquanto o ozono foram observados em Marte por naves espaciais como a Mars Express da ESA, mas a sensibilidade requintada do instrumento ACS na sonda TGO foi capaz de revelar novos detalhes sobre como estes gases interagem com a luz.

Spectral signatures of carbon dioxide (left) and ozone (right) at Mars, detected by the ACS instrument on the ExoMars Trace Gas Orbiter

Observar o ozono na faixa em que a TGO busca metano é um resultado totalmente imprevisto. Os cientistas já antes mapearam como o ozono marciano varia com a altitude. Até agora, porém, isto ocorreu em grande parte através de métodos que dependem dos sinais do gás no ultravioleta, uma técnica que só permite a medição em grandes altitudes (mais de 20 km acima da superfície).

Os novos resultados do ACS mostram que é possível mapear o ozono marciano também no infravermelho, por isso, o seu comportamento pode ser investigado em altitudes mais baixas para criar uma visão mais detalhada do papel do ozono no clima do planeta.

Desvendar o mistério do metano

How to create and destroy methane at Mars

Um dos principais objectivos da TGO é explorar o metano. Até ao momento, os sinais de metano marciano – espionados provisoriamente por missões como a Mars Express da ESA em órbita, e o rover Curiosity da NASA na superfície – são variáveis e um tanto enigmáticos.

Embora também possa ser gerado por processos geológicos, a maior parte do metano na Terra é produzida pela vida, das bactérias ao gado e à actividade humana. Detectar metano noutros planetas é, portanto, extremamente empolgante. Isto é especialmente verdadeiro, considerando que o gás se decompõe em cerca de 400 anos, o que significa que qualquer metano presente deve ter sido produzido ou libertado num passado relativamente recente.

“Descobrir um sinal imprevisto de CO2, onde procuramos metano, é significativo,” diz Alexander Trokhimovskiy. “Este sinal não foi tido em consideração antes e, portanto, pode ter desempenhado um papel importante na detecção de pequenas quantidades de metano em Marte.”

The newly discovered carbon dioxide spectral feature – a magnetic dipole absorption band of the molecule – spotted in the martian atmosphere by the ACS instrument on the ExoMars Trace Gas Orbiter

As observações analisadas por Alexander, Kevin e os seus colegas foram realizadas, principalmente, em momentos diferentes daqueles que apoiam as detecções de metano marciano. Além disso, os dados da TGO não podem explicar grandes plumas de metano, apenas quantidades menores – e, portanto, actualmente não há desacordo directo entre as missões.

“De fato, estamos a trabalhar activamente na coordenação de medições com outras missões,” esclarece Kevin. “Em vez de contestar qualquer reivindicação anterior, esta descoberta é um motivador para todas as equipas olharem mais de perto – quanto mais soubermos, mais precisa e profundamente podemos explorar a atmosfera de Marte.”

Perceber o potencial da ExoMars

Comparing the atmospheres of Mars and Earth

Além do metano, as descobertas destacam o quanto aprenderemos sobre Marte como resultado do programa ExoMars.

“Essas descobertas permitem-nos construir uma compreensão mais completa do nosso vizinho planetário,” acrescenta Alexander. “Ozono e CO2 são importantes na atmosfera de Marte. Ao não contabilizar adequadamente estes gases, corremos o risco de descaracterizar os fenómenos ou propriedades que vemos.”

Além disso, a surpreendente descoberta da nova banda de CO2 em Marte, nunca antes observada em laboratório, fornece informações interessantes para aqueles que estudam como as moléculas interagem entre si e com a luz – e buscam as impressões digitais químicas exclusivas destas interacções no espaço.

“Juntos, estes dois estudos dão um passo significativo no sentido de revelar as verdadeiras características de Marte: em direcção a um novo nível de precisão e compreensão,” diz Alexander.

Colaboração bem-sucedida na busca pela vida

ExoMars orbiter and rover

Como o próprio nome sugere, a TGO tem como objectivo caracterizar quaisquer gases vestigiais na atmosfera de Marte que possam surgir de processos geológicos ou biológicos activos no planeta e identificar a sua origem.

O programa ExoMars consiste em duas missões: a TGO, lançada em 2016 e que será acompanhada pelo rover Rosalind Franklin e pela plataforma de pouso Kazachokcom previsão de decolagem em 2022. Estes instrumentos levarão instrumentos complementares ao ACS para a superfície marciana, examinando a atmosfera do planeta de uma perspectiva diferente e partilhando o objectivo principal do programa ExoMars: procurar sinais de vida passada ou presente no Planeta Vermelho.

“Estas descobertas são o resultado directo de uma colaboração extremamente bem-sucedida e contínua entre cientistas europeus e russos como parte da missão ExoMars,” diz o cientista do projecto TGO da ESA, Håkan Svedhem. “Estabeleceram novos padrões para futuras observações espectrais e ajudar-nos-ão a criar uma imagem mais completa das propriedades atmosféricas de Marte – incluindo onde e quando pode ser encontrado metano, o que permanece uma questão fundamental na exploração de Marte.”

“Além disso, estas descobertas levarão a uma análise completa de todos os dados relevantes que recolhemos até ao momento – e a perspectiva de novas descobertas dessa maneira é, como sempre, muito emocionante. Cada informação revelada pela missão ExoMars Trace Gas Orbiter marca o progresso em direcção a uma compreensão mais precisa de Marte e coloca-nos a um passo mais perto de desvendar os mistérios remanescentes do planeta.”

Mais Informações

First detection of ozone in the mid-infrared at Mars: implications for methane detection por K. S. Olsen et al. (2020) e First observation of the magnetic dipole CO2 absorption band at 3.3 μm in the atmosphere of Mars by the ExoMars Trace Gas Orbiter ACS instrument por A. Trokhimovskiy et al. (2020) encontram-se publicados na Astronomy & Astrophysics.

Os estudos utilizaram o canal Mid-InfraRed (MIR) do Atmospheric Chemistry Suite (ACS) na ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), relatando a primeira observação de ozono (O3)  na faixa de 3000–3060 cm-1 e a descoberta da banda dipolar magnética de 3300 cm-1 16O12C16O (a qual se sobrepõe à banda de absorção de 2900–3300 cm-1 de metano v3) em Marte.

ExoMars é um empreendimento conjunto da Agência Espacial Europeia e da Roscosmos.

instrumento ACS é liderado pela equipa Principal Investigator do Instituto de Investigação Espacial (IKI) da Academia Russa de Ciências (RAN) em Moscovo, Rússia, assistida pela equipa Principal Investigator do CNRS/LATMOS, França e investigadores de outros Estados-Membros da ESA.

Notícia e imagens: ESA

Texto corrigido para Língua Portuguesa pré-AO90



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