Embora as imagens da NASA tenham mostrado evidências de antigos rios e lagos em Marte que evoluíram para dunas secas, ainda existe incerteza sobre o momento das mudanças ambientais que podem ter contribuído para esses deslocamentos.
Agora, dados coletados pelo rover Curiosity da NASA revelaram que cristais individuais do óxido de ferro hematita podem ser usados como um marcador mineralógico de mudanças no clima antigo de Marte. Como o formato e a estrutura desses cristalitos refletem as condições — como temperatura e presença de água — sob as quais foram formados, eles podem indicar quando essas mudanças ocorreram.
Cientistas estudaram 20 amostras coletadas pelo Curiosity em diferentes altitudes ao longo da Cratera de Gale para um artigo publicado na quinta-feira na Science. As paredes da Cratera de Gale revelam a história ambiental de Marte em camadas, com as elevações mais profundas registrando seus primeiros anos. A equipe analisou dados do instrumento de Química e Mineralogia (CheMin) do rover e descobriu que a hematita apresentou diferentes tamanhos de cristalitos em diferentes altitudes. Eles também descobriram que a goethita, um mineral que normalmente se forma junto com a hematita, estava ausente nas amostras das altitudes mais baixas, mas ainda presente nas amostras das altitudes mais altas. Isso sugere que a água subterrânea quente pode ter permanecido por até 4,7 milhões de anos nas camadas mais profundas da Cratera de Gale e que, durante grande parte desse tempo, esses aquíferos de longa duração poderiam ter sido potencialmente habitáveis.
“O que encontramos foi que condições quentes e úmidas estiveram presentes por longos períodos em rochas soterradas, apesar de o clima de Marte se tornar mais frio”, disse Tanya Peretyazhko, coautora principal do estudo e cientista planetária na divisão de Astromaterials Research and Exploration Science, do Johnson Space Center da NASA, em Houston. “Isso significa que, nessas rochas profundas, aquelas condições mais quentes poderiam ter proporcionado condições habitáveis por períodos muito mais longos, desde que outros fatores essenciais estivessem presentes.”
Os óxidos de ferro são considerados indicadores de atividade da água porque se formam na sua presença. Este estudo mostra que a hematita também pode ser um marcador de mudanças climáticas com base no tamanho e na estrutura de seus cristalitos, que variam sob diferentes temperaturas. Os cientistas descobriram que cristalitos de hematita provenientes das altitudes mais altas na Cratera de Gale tinham menos de 10 nanômetros de tamanho, enquanto cristalitos de locais mais baixos eram, em geral, maiores, chegando a até 65 nanômetros. Esses resultados se alinharam às observações de que amostras das altitudes mais altas continham tanto hematita quanto goethita, enquanto amostras das altitudes mais baixas não tinham goethita.
“O que encontramos foi que condições quentes e úmidas estiveram presentes por longos períodos em rochas soterradas, apesar de o clima de Marte se tornar mais frio.””
Tanya Peretyazhko
Cientista planetária
Eles concluíram que, em condições mais quentes, quando o pH da água é neutro ou ligeiramente alcalino, a goethita pode se transformar em hematita. Essas condições mais quentes também favoreceram o aumento do tamanho dos cristalitos de hematita nas camadas mais profundas da Cratera de Gale por meio de um processo conhecido como Ostwald ripening, no qual cristalitos menores se dissolvem e contribuem para o crescimento de outros maiores.
“Isso pode dizer que as camadas superiores eram mais frias e não tinham água suficiente, ou que a presença de água era relativamente de curta duração, então os cristalitos não tiveram tempo e condições suficientes para crescer em tamanho”, disse Peretyazhko. “Mas as camadas inferiores tinham água quente duradoura, que permitiu que esses cristalitos crescessem.”
Um destaque exclusivo deste estudo é que os dados vêm de amostras marcianas, e não de modelagem teórica. O braço robótico do Curiosity entregou rocha em pó ao funil de entrada do CheMin, onde foi analisada. “Com os padrões de difração de raios X do CheMin, podemos observar o tamanho e as dimensões do cristal de hematita, informações que não podem ser obtidas a partir da análise por satélite da superfície marciana”, disse Tom Bristow, investigador principal do instrumento CheMin no NASA Ames Research Center, na Califórnia, no Vale do Silício.
Ashwin Vasavada, cientista do projeto Curiosity no NASA Jet Propulsion Laboratory, no sul da Califórnia, disse que o CheMin é capaz de fazer medições com uma fidelidade científica extraordinária.
“Ele não apenas diz que existe hematita”, explicou Vasavada. “É possível usar os dados para extrair o tamanho e a forma dos cristalitos de hematita e a presença de outros minerais relacionados, todos necessários para produzir esse resultado.”
O Curiosity foi construído pela NASA JPL, que é gerenciada pela Caltech em Pasadena, Califórnia. A NASA JPL lidera a missão em nome da NASA, por meio da Science Mission Directorate em Washington, como parte do portfólio do NASA Mars Exploration Program. O CheMin, liderado pela NASA Ames, é um dos 10 instrumentos científicos a bordo do Curiosity e conta com uma equipe de cientistas de ponta a ponta, incluindo pesquisadores da NASA Ames, University of Arizona, California Institute of Technology, Planetary Science Institute, Carnegie Institution for Science, Lunar and Planetary Institute, JPL, NASA’s Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, e NASA’s Johnson. A equipe combina experiência em mineralogia, petrologia, ciência dos materiais, astrobiologia e ciência do solo, com vivência no estudo de rochas terrestres, lunares e marcianas.
Para mais informações sobre o rover Curiosity da NASA, visite:
https://science.nasa.gov/mission/msl-curiosity
Karen Fox / Alana Johnson
Sede, Washington 240-285-5155 / 202-672-4780
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