O rover Curiosity da NASA está fornecendo ideias importantes sobre o passado e sobre o ambiente atual de Marte que ajudará a planejar futuras missões robóticas e humanas a Marte.
Em pouco mais de um ano no Planeta Vermelha, o Mars Science Laboratory móvel tem determinado a idade de uma rocha marciana, encontrado evidências que o planeta pudesse ter sustentado vida microbiana, realizado as primeiras leituras da radiação na superfície, e mostrado como a erosão poderia revelar os blocos fundamentais da vida. Os membros da equipe do Curiosity apresentaram esses resultados e mais informações do Curiosity em seis artigos publicados online, hoje, dia 10 de Dezembro de 2013 pelo Science Express e em palestras proferidas no Fall Meeting of the American Geophysical Union em San Francisco.
A Idade de Cumberland
A segunda rocha perfurada pelo Curiosity para retirar amostras em Marte, que os cientistas apelidaram de Cumberland, é a primeira rocha a ser datada a partir da análise de seus minerais integrantes em outro planeta. Um relatório feito por Kenneth Farley do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, e por co-autores, estima a idade de Cumberland em 3.86 bilhões a 4.56 bilhões de anos. Essa estimativa está em um intervalo de estimativa anteriores realizadas para rochas na Cratera Gale, onde o rover Curiosity está trabalhando.
“A idade não é uma surpresa, mas o que surpreende é que esse método trabalhou usando medidas realizadas em Marte”, disse Farley. “Quando você está confirmando uma nova metodologia, você não quer que o primeiro resultado seja algo inesperado. Nosso entendimento sobre a antiguidade da superfície marciana parece estar correto”.
As análises de Cumberland, realizadas de uma amostra perfurada pelo rover Curiosity foi uma medida fundamental e sem precedentes e considerada algo improvável quando o rover ali pousou em 2012. Farley e seus co-autores adaptaram um método radiométrico de 60 anos para datar rochas na Terra, que mede o decaimento do isótopo de potássio à medida que ele vagarosamente se transforma em argônio, um gás inerte. O argônio escapa quando a rocha é derretida. Esse método de datação mede a quantidade de argônio que se acumula quando a rocha é resfriada e cristalizada novamente.
Antes que eles pudessem medir as rochas diretamente em Marte, os cientistas estimavam suas idades contando e comparando o número de crateras de impacto em várias áreas do planeta. A densidade de crateras é correlacionada com a idade com base em comparações com a densidade de crateras na Lua, que foram amarradas com idades absolutas depois que essas foram medidas em amostras da rocha lunar trazidas para a Terra pelas missões Apollo.
Farley e os co-autores também acessaram qual o comprimento da Cumberland que esteve ao alcance da superfície marciana, onde os raios cósmicos que atingiram os átomos na rocha produzissem a geração de gás que o Curiosity mediu.
As análises de três diferentes gases levaram a idades expostas num intervalo de 60 milhões a 100 milhões de anos. Isso sugere que as camadas protetoras acima da rocha foram arrancadas relativamente recentemente. Combinado com pistas da erosão por vento, o rover Curiosity observou, a idade de exposição dos pontos descobertos com um padrão de duna se formando distante numa camada relativamente espessa de rocha. A camada de erosão formou a face vertical de retração, ou uma escarpa.
“A taxa de exposição é surpreendentemente rápida”, disse Farley. “Os locais onde você encontrará as rochas com idades de exposição mais jovens estarão bem próximo das escarpas das dunas”.
De rochas até blocos fundamentais da vida?
Encontrar rochas com a idade de exposição mais jovem é importante nas investigações da missão sobre se materiais químicos orgânicos estão preservados a partir de ambientes antigos. Os materiais químicos orgânicos são os blocos fundamentais para a formação da vida, embora eles também possam ser produzidos sem qualquer aporte biológico.
“Nós estamos fazendo progresso no caminho para determinar se existem materiais orgânicos marcianos ali”, disse Doug Ming do Johnson Space Center da NASA em Houston sobre a amostra de Cumberland. “Nós detectamos material orgânico mas não podemos ainda definir com certeza que eles não foram levados para lá, desde a Terra”. O Curiosity detectou quantidades mais elevadas em Cumberland do que ele havia identificado anteriormente em testes rodados com amostras do solo marciano ou em análises dos copos de amostras vazios. Aumentando a quantidade de rocha pulverizada nos copos de testes aumentou a quantidade de conteúdo orgânico detectado”.
Favorável para a Vida
Ming é o principal autor de um novo relatório sobre um local chamado de Baía Yellowknife. A equipe relatou 10 meses atrás que a primeira rocha perfurada pelo Curiosity ali, denominada de John Klein, possuía evidências que se ajustavam com o objetivo final da missão de identificar um ambiente marciano favorável para a vida microbiana a muito tempo atrás. O ambiente lacustre rico em argila da Baía Yellowknife oferece os elementos fundamentais para a vida, mais a água não muito ácida ou salgada, e uma fonte de energia. A fonte de energia é um tipo usado por muitas rochas que se alimentam de micróbios na Terra: uma mistura de minerais contendo enxofre e ferro que estão prontos para aceitar elétrons e outros que estão prontos para doar elétrons, como os dois polos de uma bateria.
Não somente o Curiosity realizou o objetivo principal de encontrar evidências para um antigo ambiente que pudesse suportar a vida, mas também tem fornecido evidências de condições habitáveis que existiram mais recentemente do que se esperava e que provavelmente persistiram por milhões de anos.
Novos resultados adicionais do Curiosity estão fornecendo as primeiras leituras de radiação ameaçadora na superfície de Marte, que ajudará a planejar missões humanas em Marte. Outras descobertas guiarão a pesquisa pro evidências de vida em Marte melhorando as ideias que se tem sobre como a erosão pode ter exposto pistas soterradas dos constituintes fundamentais moleculares para a vida.
Novas estimativas de quando as condições habitáveis existiram na Baía Yellowknife e por quanto tempo elas ali persistiram vieram de detalhes da composição das rochas e das camadas investigadas pelo Curiosity. Acredita-se que Marte teve no passado, água suficiente para gerar minerais argilosos – e possivelmente ter suportado a vida – a mais de 4 bilhões de anos atrás, mas que o planeta passou por um período de seca que deixou toda a água remanescente muito ácida e salgada. Uma questão fundamental foi se os minerais argilosos na Baía Yellowknife se formaram antes, e foram levados para o anel da Cratera Gale onde as rochas se originaram, ou se formaram depois, fluindo onde as partículas de rochas foram carregadas pela água e então depositaram.
Scott McLennan da Stony Brook University em Stony Brook, N.Y., e co-autores descobriram que os elementos químicos nas rochas indicam que as partículas foram carregadas das suas áreas fonte para a Baía Yellowknife e que a maior parte do intemperismo químico ocorreu depois que as rochas foram depositadas. A perda de elementos por lixiviação como o cálcio e o sódio, seriam notáveis se o intemperismo que transformou alguns minerais vulcânicos em minerais argilosos tivesse acontecido na montante. Os cientistas não notaram esse lixiviamento.
David Vaniman do Planetary Science Institute em Tucson, no Arizona, e seus co-autores descobriram evidências que suportam as análises de minerais separados das rochas sedimentares da Baía Yellowknife. Eles notaram uma falta de olivina e uma abundância de magnetita, o que sugere que as rochas se transformaram em argilosas depois que elas foram lavadas. A presença de esmectita nos conta sobre as condições onde a argila se formou.
“A esmectita é um típico mineral argiloso de depósitos lacustres”, disse Vaniman. “Ela é normalmente chamada de argila inchada – um tipo que adere à sua bota quando você pisa. Você encontra ambientes biologicamente ricos onde você encontra a esmectita na Terra”.
John Grotzinger do Caltech e seus co-autores examinaram as características físicas das camadas de rochas na própria Baía Yellowknife e nas suas imediações e concluíram que o ambiente habitável existiu ali em algum momento “relativamente jovem para os padrões marcianos”. Essa é uma parte da história marciana chamada de Era Hesperiana, quando partes do planeta já estavam ficando mais secas e mais ácidas, a menos de 4 bilhões de anos atrás e aproximadamente no mesmo tempo que as mais antigas evidências para a vida na Terra.
“Esse ambiente habitável existiu mais tarde do que muitos pensam que ele possa ter existido”, disse Grotzinger. “Isso tem um impacto global. Esse ambiente existiu numa época em que haviam deltas, leques aluviais e outros sinais da água superficial em muitos locais de Marte, mas esses eram considerados muito jovens, ou muito curtos, para terem formado os minerais argilosos. O pensamento era, se eles tivessem minerais argilosos, esses precisariam ter sido lavados de depósitos mais antigos. Hoje, nós sabemos que os minerais argilosos puderam ser produzidos posteriormente, e que nos deram muitas localizações que podem ter tido ambientes habitáveis também”.
A pesquisa sugere que as condições habitáveis na área da Baía Yellowknife podem ter persistido por milhões a dezenas de milhões de anos. Durante esse período os rios e lagos provavelmente apareceram e desapareceram. Mesmo quando as superfície estava seca, a subsuperfície provavelmente estava úmida, como indicam os veios de minerais depositados pela água subterrânea nas fraturas das rochas. A espessura das camadas de rochas observadas e inferidas, fornecem a base para se estimar a longa duração e a descoberta de uma fonte de energia mineral para os micróbios subterrâneos favoráveis à habitabilidade.
Implicações Para os Exploradores Humanos
Os relatórios de hoje incluem as primeiras medidas da radiação natural ambiental na superfície de Marte. Raios cósmicos de fora do nosso Sistema Solar e partículas energéticas do Sol bombardearam a superfície da Cratera Gale com uma média de 0.67 millisieverts por dia, de Agosto de 2012 até Junho de 2013, de acordo com o relatório de Don Hassler da Southwest Research Institute em Boulder, no Colorado e por seus co-autores. Só para se ter uma escala comparativa, a exposição à radiação quando se faz um raio-X do peito é de aproximadamente 0.002 millisievert. Esses 10 meses de medidas não incluem qualquer grande tempestade solar que tenha afetado o planeta Marte, e mais de 95% do total veio de raios cósmicos.
Resultados do monitoramento da radiação superficial fornecem um pedaço adicional ao quebra-cabeça de se projetar a dose total de radiação que uma futura expedição humana a Marte pudesse ser submetida. Soma-se a essas taxas as medidas do Curiosity realizadas durante seu voo para Marte, os resultados na superfície de Marte projetam uma dose total para uma futura missão humana num mesmo período no ciclo solar da ordem de 1000 millisieverts.
Estudos de populaç1oes de longos períodos têm mostrado que a exposição à radiação aumenta o riso de câncer na vida de uma pessoa. Exposições a uma dose de 1000 millisieverts está associada com um aumento de 5% no risco de se desenvolver um câncer fatal. O limite atual na carreira de um astronauta da NASA para aumentar o risco operando na baixa órbita da Terra é de 3%. A agência está trabalhando com o Institute of Medicine da National Academies para endereçar os princípios éticos, e os limites para os padrões saudáveis para as missões e para os voos espaciais de longa duração.
A radiação detecta pelo Curiosity é consistente com as previsões anteriores. Os novos dados ajudarão os cientistas e engenheiros da NASA a criarem modelos melhores para antecipar o ambiente de radiação que os exploradores humanos enfrentarão, à medida que a agência desenvolve novas tecnologias para proteger os astronautas no espaço profundo.
“Nossas medidas fornecem informações cruciais para as missões humanas a Marte”, disse Hassler. “Nós estamos monitorando continuamente a radiação ambiental e vendo os efeitos das grandes tempestades solares na superfície em diferentes épocas do ciclo solar, que nos fornecerão importantes dados adicionais. Nossas medidas também se ajustam com as investigações do Curiosity sobre a habitabilidade. As fontes de radiação que são importantes para a saúde humana também afetam a sobrevivência de micróbios bem como a preservação de materiais químicos orgânicos”.
Se qualquer material químico orgânico que seja um potencial sinal de vida existiu em uma profundidade de 5 centímetros, que o Curiosity perfurou, Hassler estima que eles depletariam em um fator de 1000 em aproximadamente 650 milhões de anos pela radiação na taxa de exposição medida nos primeiros 10 meses de missão do Curiosity. Contudo, a rocha Cumberland que o Curiosity amostrou com sua furadeira na Baía Yellowknife tem sido exposta aos efeitos dos raios cósmicos por somente de 60 a 100 milhões de anos, pelas estimativas de Farley. Os pesquisadores calculam que, com essa jovem idade de exposição, material químico orgânico suficiente ainda estaria presente na Cumberland para ser detectado. Mesmo se Marte nunca tivesse suportado a vida , o planeta recebe moléculas orgânicas carregadas por meteoritos que devem ter deixado um rastro detectável.
O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA construiu o Curiosity e gerencia a missão para o Science Mission Directorate da NASA em Washington.
Para mais informações sobre a missão, visitem: http://www.jpl.nasa.gov/msl , http://www.nasa.gov/msl e http://mars.jpl.nasa.gov/msl
Fonte:
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-356
