Padrão de Oxigênio Observado em Marte Intriga Cientistas

Jipe Curiosity da Nasa, em Marte. Foto: Nasa/JPL. 

Após detectar pico inusitado de metano no planeta vermelho, o jipê robô Curiosity, da Nasa, encontrou padrões de gás oxigênio que não podem ser explicados pela química atual.

Pela primeira vez na história da exploração espacial, cientistas mediram as mudanças sazonais nos gases da atmosfera diretamente acima da Cratera Gale, em Marte. O resultado mostrou algo estranho: o oxigênio — gás que muitas criaturas da Terra usam para respirar — se comporta de uma forma que, até agora, não é possível de explicar através dos processos químicos conhecidos pela ciência. 

Ao longo de três anos de Marte (quase seis anos terrestres), um instrumento do conjunto experimental Sample Analysis at Mars (SAM), que fica dentro da barriga do jipe robô Curiosity da Nasa, inalou o ar da Cratera Gale e analisou sua composição. Os resultados obtidos pelo SAM confirmaram a composição da atmosfera marciana na superfície: 95% em volume de dióxido de carbono (CO2), 2,6% de nitrogênio molecular (N2), 1,9% de argônio (Ar), 0,16% de oxigênio molecular (O2), e 0,06% de monóxido de carbono (CO). Eles também revelaram como as moléculas no ar marciano se misturam e circulam com as mudanças na pressão do ar ao longo do ano. Essas mudanças são causadas quando o gás CO2 congela nos polos durante inverno, diminuindo a pressão em todo o planeta, já que o ar se redistribui para manter o equilíbrio da pressão. Quando o CO2 evapora na primavera e no verão e se mistura ao longo do planeta, a pressão do ar aumenta. 

Nesse ambiente, os cientistas descobriram que o nitrogênio e o argônio seguem um padrão sazonal previsível, com suas concentrações aumentando e diminuindo na Cratera Gale ao longo do ano em relação à quantidade de CO2 existente no ar. Eles esperavam que acontecesse o mesmo com o oxigênio. Mas não foi isso que verificaram. Em vez disso, a quantidade do gás no ar aumentou em toda a primavera e no verão em até 30%, voltando aos níveis previstos pela química conhecida no outono. Esse padrão se repetiu a cada primavera, embora a quantidade de oxigênio adicionada à atmosfera variasse, implicando que algo estava produzindo e retirando o gás. 

“Na primeira vez que observamos o fenômeno, foi chocante”, diz Sushil Atreya, professor de ciências climáticas e espaciais da Universidade de Michigan em Ann Arbor. Atreya é coautor de um artigo sobre o assunto publicado no Journal of Geophysical Research: Planets. 

Assim que os cientistas descobriram esse “enigma do oxigênio”, especialistas em Marte começaram a procurar por uma explicação. Primeiro, eles checaram duas vezes a precisão do instrumento usado para fazer as medições: o espectrômetro de massa Quadrupole. O instrumento estava trabalhando bem. Eles então consideraram a possibilidade de que moléculas de CO2 ou de água (H2O) pudessem liberar oxigênio quando se separaram na atmosfera, levando ao aumento de curto prazo. Mas seria necessário cinco vezes mais água acima de Marte para produzir esse oxigênio extra, e o CO2 se decompõe muito lentamente para gerá-lo em tão pouco tempo. E o que explica a diminuição do oxigênio? Poderia a radiação solar quebrar as moléculas de oxigênio em dois átomos, que posteriormente seriam liberados no espaço? Não, concluíram os cientistas, já que levaria pelo menos 10 anos para o oxigênio desaparecer por esse processo. 

“Estamos com dificuldades para encontrar uma explicação”, diz Melissa Trainer, cientista planetária do Centro de Voos Espaciais Goddard da Nasa em Greenbelt, Maryland, que liderou a pesquisa. “O fato de o comportamento do oxigênio não ser perfeitamente reproduzível a cada estação nos faz pensar que não é um problema que tem a ver com a dinâmica atmosférica. Tem que haver uma fonte química que ainda não conseguimos explicar”. 

Para os cientistas que estudam Marte, essa história do oxigênio é curiosamente parecida com a do metano. O metano está constantemente no ar da Cratera Gale, mas em quantidades tão pequenas (0,00000004%, em média) que dificilmente se pode discerni-lo, mesmo com os instrumentos mais sensíveis enviados ao planeta. Ainda assim, o gás foi medido pelo espectrômetro laser ajustável do SAM. O instrumento revelou que, embora o metano aumente e diminua sazonalmente, ele aumenta em abundância em cerca de 60% nos meses de verão por razões inexplicáveis. (Na verdade, o metano também aumenta de forma aleatória e dramática. Os cientistas estão tentando descobrir o porquê.) 

Com as novas descobertas sobre o oxigênio, a equipe de Trainer se pergunta se uma química semelhante à que está impulsionando as variações sazonais naturais do metano também poderia ser responsável por gerar o oxigênio. Pelo menos ocasionalmente, os dois gases parecem variar em conjunto. 

“Estamos começando a ver essa correlação tentadora entre o metano e o oxigênio durante boa parte do ano em Marte”, diz Atreya. “Acho que há algo a mais nisso. Eu só não tenho as respostas ainda. Ninguém tem.” 

O oxigênio e o metano podem ser produzidos tanto biologicamente (a partir de microrganismos, por exemplo) como abioticamente (a partir de produtos químicos relacionados à água e a rochas). Os cientistas estão considerando todas essas opções, embora não haja nenhuma evidência convincente de atividade biológica em Marte. O Curiosity não possui instrumentos que possam dizer definitivamente se a fonte do metano ou do oxigênio em Marte é biológica ou geológica. Os cientistas acreditam que explicações não biológicas sejam mais prováveis e estão trabalhando cuidadosamente para entendê-las por completo. 

A equipe de Trainer considerou o solo marciano como uma fonte de oxigênio extra na primavera. Afinal, se sabe que o solo do planeta de fato é rico do elemento, na forma de compostos como peróxido de hidrogênio e percloratos. Um experimento realizado pelas sondas das missões Vikings mostrou, décadas atrás, que o calor e a umidade podem liberar oxigênio do solo marciano. Mas esse experimento ocorreu em condições bem diferentes do ambiente da primavera de Marte, e não explica a queda de oxigênio, entre outros problemas. Outras explicações possíveis também não são suficientes, por enquanto. A radiação de alta energia do solo poderia, por exemplo, produzir O2 extra no ar, mas levaria um milhão de anos para acumular oxigênio suficiente no solo para explicar o aumento medido em apenas uma primavera, segundo o artigo. 

“Ainda não conseguimos chegar a um processo que produza a quantidade de oxigênio necessária, mas acreditamos que deve haver algo no solo superficial que muda sazonalmente, porque não há átomos de oxigênio disponíveis na atmosfera suficientes para causar o comportamento que observamos”, diz Timothy McConnochie, cientista da Universidade de Maryland em College Park e coautor do artigo. 

As únicas naves espaciais anteriores com instrumentos capazes de medir a composição do ar marciano perto do solo foram as sondas Vikings da Nasa, que chegaram ao planeta em 1976. Porém, os experimentos Viking cobriram apenas alguns dias marcianos, e não conseguiram revelar padrões sazonais dos diferentes gases. As novas medidas do aparelho SAM são as primeiras a fazê-lo. A equipe do SAM continuará a medir os gases atmosféricos para que os cientistas possam coletar dados mais detalhados ao longo de cada estação. Enquanto isso, Trainer e sua equipe esperam que outros especialistas trabalhem para resolver o mistério do oxigênio. 

“É a primeira vez que vemos esse comportamento interessante ao longo de vários anos. Não o entendemos totalmente”, diz Trainer. “Para mim, esta é uma chamada aberta a todas as pessoas inteligentes que estão interessadas: veja que ideia você pode sugerir.

Fonte: Scientific American Brasil.

Por Que Fosfina em Vênus (Ainda) Não é Confirmação de Vida Extraterrestre

Na Terra, a molécula é produzida por seres vivos em ambientes sem oxigênio. Pode ser um sinal de vida em Vênus - mas, também, de um processo químico até então desconhecido. 

Com temperaturas que ultrapassam os 465°C na superfície, uma pressão 92 vezes maior que a da Terra e uma atmosfera terrivelmente ácida, Vênus não parece ser, nem de longe, um local plausível para um ser vivo chamar de “casa”. Mesmo micróbios extremófilos, acostumados a viver muito bem em regiões completamente desfavoráveis, não poderiam suportar condições tão adversas. 

Mas há quem diga que nem sempre foi assim: no passado, Vênus contava com grandes porções de água em estado líquido – que inclusive poderiam, segundo argumentam certos cientistas, abrigar vida microscópica. Após a chapa esquentar demais na superfície ao longo de milhões de anos, no entanto, essa vida teria mudado de endereço. “Não é nada difícil imaginar uma forma de vida típica às nuvens de Vênus”, supôs Carl Sagan, cientista e divulgador científico, em um artigo publicado na revista Nature ainda em 1967. 

Décadas após Sagan popularizar a hipótese, astrônomos provariam que essa especulação poderia, sim, fazer sentido. A resposta para uma eventual forma de vida venusiana estaria em uma camada específica da atmosfera: a uma altitude entre 50 e 65 quilômetros da superfície, Vênus reúne características químicas mais amenas e temperatura próxima aos 30°C – condições parecidas às encontradas na Terra. 

Agora, uma equipe internacional de pesquisadores divulgou as primeiras pistas concretas desses tais vestígios – que, segundo argumentam, podem ser as primeiras evidências de uma possível vida extraterrestre. Ao investigar potenciais formas de vida pela galáxia, cientistas costumam procurar por compostos essenciais à vida – à vida como conhecemos aqui na Terra, que fique bem claro. 

Encontrar água, fósforo, metano e outros recursos em um local inóspito pode mostrar que um certo planeta já foi – ou ainda é – habitado. Esses compostos são chamados pelos cientistas de bioassinaturas, e podem ser flagrados à distância, com a ajuda de telescópios potentes. Equipamentos do tipo são capazes de analisar o “espectro” das moléculas ligadas à vida. 

A luz branca é composta por várias frequências de ondas. Se a luz for decomposta, essas ondas podem ser observadas em um arco-íris, como na capa do disco do Pink Floyd. Acontece que quando essa luz atravessa algum gás, o composto químico que está ali absorve comprimentos específicos de ondas, deixando uns “buracos” no arco-íris que chega aqui na Terra. Como cada composto absorve comprimentos específicos de luz, é possível saber com qual molécula se está lidando apenas olhando para esse espectro. 

No caso do novo estudo, os dados analisados foram coletados a partir de 2017 pelos telescópios ALMA, localizado no Chile, e pelo James Clerk Maxwell, que fica no Havaí. Eles mostraram que, num dado trecho do céu de Vênus, há a presença do gás fosfina. 

Pode ser que você nunca tenha ouvido falar dela, mas trata-se de algo importante para os astrobiólogos, cientistas que estudam e buscam por vida em outros planetas. Tudo porque a fosfina – composto feito de três moléculas de hidrogênio ligadas a uma de fósforo – também pode funcionar como uma bioassinatura. Faz sentido: na Terra, a fosfina só costuma dar as caras naturalmente onde existem formas de vida anaeróbicas – ou seja, microrganismos que não precisam de oxigênio para viver. 

A principal suspeita dos cientistas, seguindo essa linha, é que a fosfina da atmosfera de Vênus também tenha sido produzida por seres vivos. Segundo argumentam no novo estudo, publicado na revista científica Nature Astronomy, não há chances de que não tenha origem biológica, levando em conta os processos químicos conhecidos atualmente. 

A quantidade de fosfina encontrada na atmosfera do nosso vizinho de Sistema Solar é relativamente pequena: a cada bilhão de moléculas que vagam pela região analisada do céu de Vênus, apenas 20 são do composto. Mas essa concentração, segundo os cientistas, não dá brechas para qualquer outra explicação. De acordo com o grupo, a taxa é alta demais para vir de uma fonte não viva, mesmo se os supostos micro-organismos de Vênus tenham 10% da eficiência que micróbios da Terra possuem ao produzir fosfina. 

“Se isso for realmente confirmado, vai ter uma dupla importância. Primeiro, vai ser a primeira detecção de vida fora da Terra, uma coisa espetacular”, disse à SUPER, Marcelo Borges, astrofísico do Observatório Nacional, no Rio de Janeiro, que pesquisa planetas com potencial astrobiológico. “Segundo, vai mostrar que a vida, na realidade, não está limitada a ambientes similares à vida na Terra, mas pode surgir numa gama mais diversa de locais, incluindo ambientes muito mais extremos, inóspitos”. 

Cientistas testaram eventos como vulcanismo, impacto de meteoros, ou reações causadas pela própria composição química da atmosfera. Nenhum deles teria sido capaz de espalhar tanta fosfina pela atmosfera venusiana. Mesmo assim, não se descarta que algum outro processo químico desconhecido possa estar envolvido. Ele só não é conhecido ainda. 

“Nós não estamos dizendo que encontramos vida em Vênus. Estamos afirmando que detectamos fosfina cuja existência é um mistério. Ela pode ser produzida graças a processos químicos desconhecidos ou por uma possível forma de vida”, reforçaram os pesquisadores durante a conferência que anunciou a descoberta. 

É por esse motivo que o estudo, apesar de revelador, ainda não serve como uma evidência definitiva de vida extraterrestre. As conclusões que os pesquisadores reuniram se baseiam em formas de vida conhecidas – e, portanto, terrestres. É possível que a química de Vênus, um vizinho sobre o qual ainda temos muito a descobrir, reserve uma explicação não biológica para o fenômeno. “Pode ser que exista uma outra possibilidade. Só que ninguém pensou até hoje. Essa explicação fica em aberto”, diz Borges. 

Portanto, é essencial que, ao tentar entender as chances de vida venusiana, as próximas missões a Vênus deem atenção especial ao que existe quilômetros acima da superfície do planeta. “Sondas ao redor de Vênus podem observar melhor a atmosfera, confirmando a detecção [de fosfina] e encontrando outras moléculas que podem ser indicadoras da vida”, diz Borges. A Veritas, missão da Nasa que fará a próxima visita a Vênus, está marcada para acontecer entre 2025 e 2029. Até lá, é provável que cientistas, daqui da Terra, tenham recolhido pistas ainda mais precisas para orientar essa investigação.

Por: Guilherme Eler (Superinteressante).

O Que Explica a Surpreendente Existência de Ferrugem na Lua?

A Lua não tem atmosfera, ou seja, não tem oxigênio, e por isso o achado de óxido é surpreendente. 

Uma parte da Lua tem traços de ferrugem, embora o satélite não tenha oxigênio. 

Pesquisadores do Jet Propulsion Laboratory (JPL, sigla em inglês de Laboratório de Propulsão a Jato) da Nasa e de universidades americanas encontraram hematita, uma forma de óxido de ferro, nas regiões polares da lua. 

Este óxido requer a presença de água líquida e oxigênio para se formar. 

O óxido na superfície de Marte é o que lhe dá sua cor avermelhada e sugere que o planeta já teve água e oxigênio. 

A Lua não tem atmosfera, ou seja, não tem oxigênio, e prevalece o ferro metálico puro, por isso o achado do óxido é surpreendente. 

Mas os cientistas acreditam ter encontrado o culpado pela oxidação do nosso satélite: o oxigênio da Terra. 

Como isso aconteceu? Amostras lunares trazidas à Terra pelas missões Apollo da Nasa não mostraram sinais da presença de ferro oxidado. 

Mas os pesquisadores analisaram dados do Mapeador de Mineralogia Lunar (M3) projetado pelo JPL e instalado na sonda Chandrayaan-1, da primeira missão lunar da Índia, lançada em 2008. 

A Chandrayaan-1 descobriu água congelada na Lua usando radares e detectou uma variedade de minerais na superfície do satélite. 

As cores azuis mostram a presença de óxido de ferro.

"Quando examinei os dados do M3 nas regiões polares, encontrei algumas características e padrões espectrais diferentes do que vemos em latitudes mais baixas ou nas amostras da Apollo", disse Shuai Li, pesquisador assistente do Instituto de Geofísica e Planetologia (HIGP, por sua sigla em inglês) do Havaí na Escola de Ciência e Tecnologia Oceânica e Terrestre (Soest, sigla em inglês) da Universidade de Manoa. 

"Depois de meses de pesquisa, descobri que estava olhando para a assinatura da hematita", acrescentou Li, também autor principal do estudo, à agência de notícias PA. 

A princípio, Abigail Fraeman, coautora do estudo, não acreditava nessa possibilidade. 

"(As hematitas) não deveriam existir, considerando as condições presentes na Lua", disse Fraeman, de acordo com um comunicado do JPL. 

Oxigênio da Terra

Mas o grupo de cientistas apresentou algumas explicações para o fenômeno. 

A análise dos dados do M3 mostrou que as hematitas estavam mais presentes "no lado próximo à Terra do que no lado oposto", diz o estudo publicado na revista Science Advances no início de setembro [Widespread hematite at high latitudes of the Moon]. 

"Mais hematitas no lado lunar mais próximo sugere que a oxidação pode estar relacionada à Terra", disse o professor Li à PA. 

"Isso me lembrou da descoberta da missão lunar japonesa Kaguya (lançada em 2007) de que o oxigênio da atmosfera da Terra pode ser transportado para a superfície lunar pelo vento solar quando a Lua está na cauda magnética da Terra", afirmou Li. 

Portanto, a hipótese de Li e sua equipe é de que as hematitas lunares se formaram graças a esse oxigênio que viajou continuamente da Terra à Lua nos últimos bilhões de anos. 

"O oxigênio atmosférico da Terra pode ser o principal oxidante na produção de hematitas (na Lua)", disse Li à PA.

A superfície lunar está constantemente sendo atingida por poeira interplanetária. 

Também é possível que a Lua tenha recebido mais oxigênio quando estava mais perto da Terra, uma vez que os dois corpos estão se afastando um do outro há bilhões de anos. 

Papel da água

Os cientistas também encontraram hematita no lado oposto da Lua, uma área que não recebe necessariamente oxigênio da Terra, diz a PA. 

Esta presença de hematita pode ser explicada por "moléculas de água encontradas na superfície lunar", diz a declaração do JPL. 

O professor Li explica que "as partículas de poeira interplanetária que tendem a chegar á Lua podem liberar essas moléculas de água na superfície e misturá-las com o ferro lunar". 

"O calor desses impactos pode aumentar a taxa de oxidação", diz Li. 

Vivian Sun, pesquisadora do JPL e coautora do estudo, acredita que "esses resultados indicam que processos químicos mais complexos ocorrem em nosso sistema solar mais do que eram reconhecidos anteriormente".

Fonte: BBC.