Com a sua icónica tonalidade ferrugenta, Marte é desde há muito chamado o planeta vermelho. Agora, os cientistas podem ter descoberto a potencial fonte dessa coloração distintiva, derrubando uma teoria popular no processo.
Marte é um dos planetas mais estudados do nosso sistema solar devido à sua proximidade da Terra e às numerosas naves espaciais que o visitaram nas últimas décadas. Em conjunto, as naves orbitais e terrestres forneceram aos cientistas dados que demonstram que a cor vermelha de Marte provém de minerais de ferro oxidados presentes na poeira que reveste o planeta.
A dada altura, o ferro contido nas rochas de Marte reagiu com a água ou com a água e o oxigénio do ar, criando óxido de ferro - da mesma forma que a ferrugem se forma na Terra. Ao longo de milhares de milhões de anos, o óxido de ferro decompôs-se em poeira e assentou no planeta depois de ter sido movido pelos ventos marcianos, que ainda hoje criam remoinhos e enormes tempestades de poeira.
Análises anteriores do óxido de ferro em Marte, baseadas apenas em observações feitas por naves espaciais, não detectaram qualquer indício de água, o que levou os investigadores a acreditar que o óxido de ferro devia ser hematite. O mineral seco, um dos principais componentes do minério de ferro, terá sido formado através de reacções com a atmosfera marciana, num processo que ocorreu ao longo de milhares de milhões de anos. Se fosse esse o caso, a hematite ter-se-ia formado mais tarde na história de Marte, depois de se suspeitar que este planeta albergava lagos e rios na sua superfície.
Uma nova investigação, que combina dados de várias missões e poeiras marcianas replicadas, sugere que um mineral que se forma na presença de água fria pode ser responsável pela tonalidade vermelha, em vez da hematite, o que pode mudar a forma como os cientistas compreendem como era Marte há milhões de anos - e se era potencialmente habitável. Uma equipa de cientistas apresentou os resultados na terça-feira na revista Nature Communications.
“Marte continua a ser o Planeta Vermelho”, afirmou o autor principal do estudo, Adomas Valantinas, um pós-doutorado do departamento de Ciências da Terra, do Ambiente e do Planeta da Universidade de Brown, num comunicado. “Só que a nossa compreensão da razão pela qual Marte é vermelho foi transformada”.
Filtrar a poeira
Os cientista têm-se interrogado sobre a composição exacta do óxido de ferro na poeira marciana, porque compreender como se formou permitir-lhes-ia essencialmente olhar para trás no tempo e ver como era o ambiente e o clima no antigo planeta Marte.
No entanto, embora a poeira cubra tudo em Marte, é difícil de estudar e representa um enigma, diz Briony Horgan, co-investigadora da missão do rover Perseverance e professora de ciências planetárias na Universidade Purdue em West Lafayette, Indiana. Horgan não esteve envolvido no estudo.
“As partículas (de ferro oxidado) são tão pequenas (nanómetros ou menos) que não têm uma estrutura cristalina definida e não podem ser chamadas de verdadeiros minerais”, disse Horgan. “Há formas de formar ferro oxidado sem água, e alguns processos secos propostos incluem a oxidação da superfície, como as cascas de oxidação que se formam nas rochas dos Vales Secos da Antárctida, e a oxidação da superfície por abrasão, quando a superfície é jacteada com grãos de areia durante longos períodos. Mas também há muitas formas de oxidação com a água, incluindo em solos e lagos”.
A nova análise aponta para um tipo diferente de óxido de ferro que contém água, chamado ferrihidrite, que se forma rapidamente em água fria - e que provavelmente se formou em Marte quando ainda podia existir água à superfície, antes de o planeta se tornar mais frio e inóspito. Investigações anteriores sugeriram que a ferrihidrite poderia ser a causa da vermelhidão de Marte, mas o novo estudo combinou pela primeira vez métodos laboratoriais com dados observacionais para apresentar provas.
“Este trabalho está a tentar descobrir qual o óxido de ferro específico e pouco cristalino que pode ser responsável pela componente vermelha da poeira de Marte, o que seria útil, pois poderia ajudar-nos a determinar qual o processo que produziu a poeira e quando ocorreu”, disse Horgan.
O replicante de poeira marciana da equipe inclui uma mistura de ferri-hidrita e basalto produzida em laboratório, que foi determinada como a que melhor corresponde às observações de poeira marciana real feitas por sondas espaciais. (A. Valantinas)
Valantinas e a sua equipa utilizaram dados recolhidos pelo orbitador Mars Express da Agência Espacial Europeia e pelo ExoMars Trace Gas Orbiter, bem como pelo Mars Reconnaissance Orbiter da NASA e pelos rovers Curiosity, Pathfinder e Opportunity.
A câmara a cores CaSSIS da Trace Gas Orbiter, também conhecida como Colour and Stereo Surface Imaging System, revelou o tamanho exato e a composição das partículas de poeira em Marte, permitindo aos investigadores criar a sua própria versão na Terra.
Os cientistas criaram a sua própria poeira marciana num laboratório, utilizando diferentes tipos de óxido de ferro. A réplica de poeira foi passada por um moinho especializado para criar grãos de tamanho igual aos de Marte, com uma espessura equivalente a 1/100 de um cabelo humano.
A equipa analisou a poeira com máquinas de raios X e espectrómetros de reflexão, semelhantes às técnicas utilizadas pelos orbitadores que estudam Marte à medida que circundam o planeta. Depois, os cientistas compararam os dados de laboratório com os dados da nave espacial.
O espetrómetro de reflectância OMEGA da Mars Express mostrou que mesmo as partes mais poeirentas de Marte contêm evidências de minerais ricos em água, enquanto os dados do CaSSIS apontaram para a presença de ferrihidrita como a melhor correspondência para a poeira em Marte, em vez de hematita, quando comparada com as amostras de laboratório, disse Valantinas.
O instrumento tem observado Marte desde abril de 2018, capturando imagens coloridas de alta resolução da superfície marciana, disse Nicolas Thomas, professor do Instituto de Física da Universidade de Berna, na Suíça, que liderou a equipa que desenvolveu a câmara.
“Descobrimos que a ferrihidrita misturada com basalto, uma rocha vulcânica, é a que melhor se adapta aos minerais vistos pelas naves espaciais em Marte”, disse Valantinas, que iniciou a sua investigação na Universidade de Berna utilizando dados do Trace Gas Orbiter. “A principal implicação é que, como a ferrihidrite só se pode ter formado quando a água ainda estava presente na superfície, Marte enferrujou mais cedo do que se pensava. Além disso, a ferrihidrite permanece estável nas condições actuais de Marte”.
Um passado aguado
O mistério da tonalidade vermelha de Marte persiste há milhares de anos, disse Valantinas.
Os romanos deram o nome de Marte ao seu deus da guerra porque a sua cor fazia lembrar o sangue e os egípcios chamavam ao planeta “Her Desher”, que significa “o vermelho”, de acordo com a Agência Espacial Europeia.
A descoberta de que a tonalidade de Marte pode ser devida a um mineral ferruginoso que contém água, como a ferrihidrite, em oposição à forma de ferrugem sem água da hematite, surpreendeu os investigadores, disse Valantinas. Mas fornece pistas intrigantes sobre a história geológica e climática de Marte, disse.
“Uma vez que esta ferrugem contendo água cobre a maior parte da superfície marciana, sugere que a água líquida no passado antigo de Marte pode ter sido mais difundida do que se pensava anteriormente”, disse Valantinas. “Isto sugere que Marte já teve um ambiente onde existia água líquida, o que é um pré-requisito essencial para a vida. O nosso estudo revela que a formação de ferrihidrite em Marte exigia a presença de oxigénio - proveniente da atmosfera ou de outras fontes - e de água capaz de reagir com o ferro”.
O estudo não se centrou na determinação da data exacta da formação do mineral. No entanto, uma vez que a ferrihidrite se forma em água fria, é possível que tenha sido criada há cerca de 3 mil milhões de anos, ao contrário de quando o planeta era mais quente e húmido, milhões de anos antes.
“Esta foi uma época de intensa atividade vulcânica em Marte que provavelmente desencadeou eventos de derretimento de gelo e interações entre água e rocha, proporcionando condições favoráveis à formação de ferrihidrite”, disse Valantinas. “O momento alinha-se com um período em que Marte estava a fazer a transição do seu estado anterior, mais húmido, para o seu atual ambiente desértico.”
É possível que, para além de estar na poeira, a ferrihidrite esteja também em camadas de rocha marciana. E a melhor maneira de o saber será obter amostras reais de rochas e poeiras do planeta vermelho. O rover Perseverance já recolheu várias amostras contendo ambos os elementos, e a NASA e a ESA esperam utilizar uma série complexa de missões no âmbito do programa Mars Sample Return para as devolver à Terra no início da década de 2030.
“Quando levarmos estas preciosas amostras para o laboratório, poderemos medir exatamente a quantidade de ferrihidrite que a poeira contém, e o que isso significa para a nossa compreensão da história da água - e da possibilidade de vida - em Marte”, disse Colin Wilson, cientista do projeto Trace Gas Orbiter e Mars Express da ESA, num comunicado.
Entretanto, as descobertas apresentam novos mistérios para Valantinas e os seus colegas resolverem, incluindo a localização original da fonte de ferrihidrite antes de ser distribuída globalmente por Marte através de tempestades de poeira e a composição química exacta da atmosfera de Marte quando a ferrihidrite se formou.
Compreender quando e onde se formou a poeira pode ajudar os cientistas a perceber como evoluíram as atmosferas dos primeiros planetas semelhantes à Terra, disse Horgan.
“A ferrihidrite é muito comum nos solos da Terra que têm muita água a passar por eles num curto período de tempo, seja devido ao derretimento da neve ou a curtos períodos de chuva intensa em climas mais quentes”, disse Horgan. “Também vimos provas de ferrihidrite nos sedimentos do lago na cratera Gale (de Marte) (que está a ser explorada pelo rover Curiosity). A melhor forma de resolver este enigma seria levar uma amostra de poeira de Marte para os nossos laboratórios na Terra”.
