Jennifer Chu | MIT News
Marte nem sempre foi o deserto frio que vemos hoje. Há evidências crescentes de que água já fluiu na superfície do Planeta Vermelho, bilhões de anos atrás. E se havia água, também deve ter existido uma atmosfera densa para impedir que essa água congelasse. Mas, por volta de 3,5 bilhões de anos atrás, a água secou, e o ar, antes carregado de dióxido de carbono, se rarefez drasticamente, deixando apenas um fiapo de atmosfera que hoje envolve o planeta.
Para onde exatamente foi a atmosfera de Marte? Esta questão tem sido um mistério central nos 4,6 bilhões de anos da história de Marte.
Para dois geólogos do MIT, a resposta pode estar nas argilas do planeta. Em um artigo publicado hoje na Science Advances, eles propõem que grande parte da atmosfera perdida de Marte pode estar presa na crosta coberta de argila do planeta.
A equipe argumenta que, enquanto havia água em Marte, o líquido poderia ter se infiltrado em certos tipos de rocha e desencadeado uma lenta cadeia de reações que, progressivamente, retiraram dióxido de carbono da atmosfera e o converteram em metano — uma forma de carbono que poderia ter sido armazenada por eras na superfície argilosa do planeta.
Processos semelhantes ocorrem em algumas regiões da Terra. Os pesquisadores usaram seu conhecimento sobre interações entre rochas e gases na Terra e aplicaram-no para entender como processos semelhantes poderiam ocorrer em Marte. Eles descobriram que, considerando a quantidade estimada de argila que cobre a superfície de Marte, a argila do planeta poderia armazenar até 1,7 bar de dióxido de carbono, o que equivaleria a cerca de 80% da atmosfera inicial e primitiva do planeta.
É possível que esse carbono marciano sequestrado possa um dia ser recuperado e convertido em propelente para abastecer futuras missões entre Marte e a Terra, propõem os pesquisadores.
“Com base em nossas descobertas na Terra, mostramos que processos semelhantes provavelmente ocorreram em Marte, e que grandes quantidades de CO2 atmosférico poderiam ter se transformado em metano e sido sequestradas em argilas”, diz o autor do estudo, Oliver Jagoutz, professor de geologia do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT. “Esse metano ainda pode estar presente e talvez até ser usado como fonte de energia em Marte no futuro.”
O autor principal do estudo é Joshua Murray, que recentemente obteve seu doutorado no EAPS.
O grupo de Jagoutz no MIT busca identificar os processos geológicos e interações que impulsionam a evolução da litosfera da Terra — a camada externa dura e quebradiça que inclui a crosta e o manto superior, onde se encontram as placas tectônicas.
Em 2023, ele e Murray se concentraram em um tipo de mineral argiloso de superfície chamado esmectita, que é conhecido por ser uma armadilha altamente eficaz para o carbono. Dentro de um único grão de esmectita existem várias dobras, nas quais o carbono pode ficar armazenado e intacto por bilhões de anos. Eles demonstraram que a esmectita na Terra provavelmente foi um produto da atividade tectônica e que, uma vez expostos na superfície, os minerais argilosos agiram para retirar e armazenar dióxido de carbono suficiente da atmosfera para resfriar o planeta ao longo de milhões de anos.
Logo após a equipe reportar seus resultados, Jagoutz observou por acaso um mapa da superfície de Marte e percebeu que grande parte da superfície daquele planeta era coberta pelas mesmas argilas de esmectita. Será que as argilas poderiam ter tido um efeito semelhante de captura de carbono em Marte e, se sim, quanto carbono essas argilas poderiam armazenar?
“Sabemos que esse processo acontece e está bem documentado na Terra. E essas rochas e argilas existem em Marte,” diz Jagoutz. “Então, queríamos tentar conectar os pontos.”
Ao contrário da Terra, onde a esmectita é consequência do movimento e elevação das placas continentais, trazendo rochas do manto à superfície, não há tal atividade tectônica em Marte. A equipe buscou maneiras pelas quais essas argilas poderiam ter se formado em Marte, com base no que os cientistas sabem sobre a história e composição do planeta.
Por exemplo, algumas medições remotas da superfície de Marte sugerem que pelo menos parte da crosta do planeta contém rochas ígneas ultramáficas, semelhantes às que produzem esmectitas por intemperismo na Terra. Outras observações revelam padrões geológicos semelhantes a rios e afluentes terrestres, onde a água pode ter fluído e reagido com as rochas subjacentes.
Jagoutz e Murray questionaram se a água poderia ter reagido com as rochas ultramáficas profundas de Marte de uma forma que gerasse as argilas que cobrem a superfície hoje. Eles desenvolveram um modelo simples de química das rochas, baseado no conhecimento de como as rochas ígneas interagem com o meio ambiente na Terra.
Eles aplicaram esse modelo a Marte, onde os cientistas acreditam que a crosta é composta principalmente de rochas ígneas ricas no mineral olivina. A equipe usou o modelo para estimar as mudanças que as rochas ricas em olivina poderiam sofrer, assumindo que a água existiu na superfície por pelo menos um bilhão de anos e que a atmosfera era densa em dióxido de carbono.
“Nesse momento da história de Marte, pensamos que o CO2 estava por toda parte, em cada recanto, e a água percolando pelas rochas estava cheia de CO2 também”, diz Murray.
Ao longo de aproximadamente um bilhão de anos, a água que se infiltrava na crosta teria reagido lentamente com a olivina — um mineral rico em ferro em sua forma reduzida. As moléculas de oxigênio na água se ligariam ao ferro, liberando hidrogênio e formando o ferro oxidado que dá ao planeta sua cor vermelha icônica. Esse hidrogênio livre então se combinaria com o dióxido de carbono na água para formar metano. À medida que essa reação progredia, a olivina teria lentamente se transformado em outro tipo de rocha rica em ferro, conhecida como serpentina, que continuaria a reagir com a água para formar esmectita.
“Essas argilas esmectíticas têm uma enorme capacidade de armazenar carbono”, diz Murray. “Então, usamos o conhecimento existente de como esses minerais são armazenados em argilas na Terra e extrapolamos para dizer, se a superfície marciana tem essa quantidade de argila, quanto metano você pode armazenar nessas argilas?”
Ele e Jagoutz descobriram que, se Marte estiver coberto por uma camada de esmectita com 1.100 metros de profundidade, essa quantidade de argila poderia armazenar uma enorme quantidade de metano, equivalente à maior parte do dióxido de carbono da atmosfera que se acredita ter desaparecido desde que o planeta secou.
“Descobrimos que as estimativas dos volumes globais de argila em Marte são consistentes com uma fração significativa do CO2 inicial de Marte sendo sequestrado como compostos orgânicos dentro da crosta rica em argila”, diz Murray. “De certa forma, a atmosfera perdida de Marte pode estar escondida à vista de todos.”
“Para onde foi o CO2 de uma atmosfera primitiva e mais densa é uma questão fundamental na história da atmosfera de Marte, seu clima e a habitabilidade por micróbios,” diz Bruce Jakosky, professor emérito de geologia na Universidade do Colorado e investigador principal da missão Marte Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), que tem orbitado e estudado a atmosfera superior de Marte desde 2014. Jakosky não participou do estudo atual. “Murray e Jagoutz examinam a interação química das rochas com a atmosfera como um meio de remover CO2. No limite mais alto de nossas estimativas sobre quanto intemperismo ocorreu, esse pode ser um processo importante na remoção de CO2 da atmosfera primitiva de Marte.”
Este trabalho foi apoiado, em parte, pela National Science Foundation.
Reproduzido com permissão do MIT News.
