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Este gráfico mostra um exemplo das medições feitas pelo instrumento MIR da Atmospheric Chemistry Suite (ACS) no ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) da ESA, apresentando as assinaturas espectrais de dióxido de carbono (CO2) e ozônio (O3). O painel inferior mostra os dados (azul) e um modelo mais adequado (laranja). O painel superior mostra as contribuições modeladas de uma variedade de gases diferentes para essa faixa espectral. As linhas mais profundas vêm do vapor de água (azul claro). O recurso O3 mais forte (verde) fica à direita e linhas distintas de CO2 (cinza) aparecem à esquerda. Os locais de fortes características de metano (laranja) também são mostrados nas contribuições modeladas, embora o metano não seja observado nos dados do TGO. Crédito: K. Olsen et al. (2020)
O ExoMars Trace Gas Orbiter da ESA detectou novas assinaturas de gás em Marte. Estes desvendam novos segredos sobre a atmosfera marciana e permitirão uma determinação mais precisa da existência de metano, um gás associado à atividade biológica ou geológica, no planeta.
O Trace Gas Orbiter (TGO) estuda o Planeta Vermelho em órbita há mais de dois anos. A missão tem como objetivo entender a mistura de gases que compõem a atmosfera marciana, com foco especial no mistério que cerca a presença de metano na região .
Enquanto isso, a sonda já viu assinaturas nunca vistas de ozônio (O3) e dióxido de carbono (CO 2 ), com base em um ano marciano completo de observações de seu sensível Atmospheric Chemistry Suite (ACS). As descobertas são relatadas em dois novos artigos publicados em Astronomia e Astrofísica , um liderado por Kevin Olsen, da Universidade de Oxford, Reino Unido, e outro liderado por Alexander Trokhimovskiy, do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências, em Moscou, na Rússia.
"Esses recursos são intrigantes e surpreendentes", diz Kevin.
"Eles estão sobre a faixa exata de comprimento de onda em que esperávamos ver os sinais mais fortes de metano. Antes dessa descoberta, o recurso de CO 2 era completamente desconhecido, e é a primeira vez que o ozônio em Marte é identificado nesta parte do comprimento de onda infravermelho. alcance."
A atmosfera marciana é dominada pelo CO 2 , que os cientistas observam para medir temperaturas, rastrear estações, explorar a circulação de ar e muito mais. O ozônio - que forma uma camada na atmosfera superior em Marte e na Terra - ajuda a manter a química atmosférica estável. Tanto o CO 2 quanto o ozônio foram vistos em Marte por naves espaciais como o Mars Express da ESA, mas a sensibilidade requintada do instrumento ACS no TGO foi capaz de revelar novos detalhes sobre como esses gases interagem com a luz.
Observar o ozônio na faixa em que a TGO caça metano é um resultado totalmente imprevisto.
Como o metano é criado e destruído em Marte é uma questão importante para entender as várias detecções e não detecções de metano em Marte, com diferenças tanto no tempo quanto no local. Embora compor uma quantidade muito pequena do inventário atmosférico geral, o metano, em particular, contém pistas importantes para o estado atual de atividade do planeta. Este gráfico mostra algumas das possíveis maneiras de adicionar ou remover metano da atmosfera. Uma possibilidade interessante é que o metano é gerado por micróbios. Se enterrado no subsolo, esse gás pode ser armazenado em formações de gelo estruturadas em treliças conhecidas como clatratos e liberado para a atmosfera muito mais tarde. O metano também pode ser gerado por reações entre dióxido de carbono e hidrogênio (que, por sua vez, podem ser produzidos por reação da água e de rochas ricas em olivina), por desgaseificação magmática profunda ou por degradação térmica da matéria orgânica antiga. Novamente, isso poderia ser armazenado no subsolo e eliminado gases através de rachaduras na superfície. O metano também pode ficar preso em bolsões de gelo raso, como o permafrost sazonal. A radiação ultravioleta pode gerar metano - através de reações com outras moléculas ou material orgânico já na superfície, como poeira de cometa caindo em Marte - e quebrá-la. As reações ultravioletas na atmosfera superior (acima de 60 km) e as reações de oxidação na atmosfera inferior (abaixo de 60 km) atuam para transformar o metano em dióxido de carbono, hidrogênio e vapor de água e levam a uma vida útil da molécula de cerca de 300 anos. O metano também pode ser rapidamente distribuído em todo o planeta por circulação atmosférica, diluindo seu sinal e tornando difícil identificar fontes individuais. Devido ao tempo de vida da molécula ao considerar os processos atmosféricos, qualquer detecção hoje implica que ela tenha sido liberada relativamente recentemente. Mas foram propostos outros métodos de geração e destruição que explicam detecções mais localizadas e também permitem uma remoção mais rápida do metano da atmosfera, mais próxima da superfície do planeta. A poeira é abundante na atmosfera inferior a 10 km e pode desempenhar um papel, juntamente com as interações diretamente com a superfície. Por exemplo, uma idéia é que o metano se difunde ou "escoa" através da superfície em regiões localizadas e é adsorvido de volta ao regolito da superfície. Outra idéia é que ventos fortes que corroem a superfície do planeta permitem que o metano reaja rapidamente com grãos de poeira, removendo a assinatura do metano. Tempestades de poeira sazonais e demônios de poeira também podem acelerar esse processo. A exploração contínua em Marte - tanto da órbita quanto da superfície - juntamente com experimentos e simulações de laboratório, ajudará os cientistas a entender melhor os diferentes processos envolvidos na geração e destruição de metano. Crédito: Agência Espacial Europeia
Os cientistas mapearam como o ozônio marciano varia com a altitude antes. Até agora, porém, isso ocorreu em grande parte através de métodos que dependem das assinaturas de gás no ultravioleta, uma técnica que só permite a medição em grandes altitudes (mais de 20 km acima da superfície).
Os novos resultados da ACS mostram que é possível mapear o ozônio marciano também no infravermelho, para que seu comportamento possa ser investigado em altitudes mais baixas para criar uma visão mais detalhada do papel do ozônio no clima do planeta.
Desvendando o mistério do metano
Um dos principais objetivos do TGO é explorar o metano. Até o momento, sinais de metano marciano - espionados por missões, incluindo o Mars Express da ESA em órbita e o rover Curiosity da NASA na superfície - são variáveis e um tanto enigmáticos.
Embora também seja gerado por processos geológicos, a maior parte do metano na Terra é produzida pela vida, das bactérias ao gado e à atividade humana. Detectar metano em outros planetas é, portanto, extremamente empolgante. Isso é especialmente verdadeiro, considerando que o gás se decompõe em cerca de 400 anos, o que significa que qualquer metano presente deve ter sido produzido ou liberado em um passado relativamente recente.
"Descobrir uma assinatura imprevista de CO 2, onde caçamos metano, é significativo", diz Alexander Trokhimovskiy. "Essa assinatura não pôde ser explicada antes e, portanto, pode ter desempenhado um papel importante na detecção de pequenas quantidades de metano em Marte".
As observações analisadas por Alexander, Kevin e colegas foram realizadas principalmente em momentos diferentes daqueles que apóiam as detecções de metano marciano. Além disso, os dados do TGO não podem ser responsáveis por grandes quantidades de metano, apenas quantidades menores - e, portanto, atualmente, não há discordância direta entre as missões.
"De fato, estamos trabalhando ativamente na coordenação de medições com outras missões", esclarece Kevin. "Em vez de contestar alegações anteriores, essa descoberta é um motivador para todas as equipes olharem mais de perto - quanto mais sabemos, mais profunda e precisamente podemos explorar a atmosfera de Marte".
Este gráfico mostra uma nova característica espectral de CO 2 , nunca antes observada em laboratório, descoberta na atmosfera marciana pelo instrumento MIR da Atmospheric Chemistry Suite (ACS) no instrumento ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) da ESA. O gráfico mostra a extensão total da banda de absorção de dipolo magnético da molécula 16 O 12 C 16 O (um dos vários 'isotopólogos' do CO 2 ). O painel superior mostra os espectros ACS MIR (mostrados em preto) junto com a contribuição modelada de CO 2e H2O (mostrado em azul); o modelo é baseado no banco de dados HITRAN 2016. O painel inferior mostra a diferença entre dados e modelo, ou resíduos, revelando a estrutura da banda de absorção em detalhes. As posições calculadas das linhas espectrais são marcadas com setas, em cores diferentes, correspondentes a diferentes "ramificações" da banda de absorção (vermelho significa ramificação P, verde para ramificação Q e azul para ramificação R). Crédito: A. Trokhimovskiy et al. (2020)
Percebendo o potencial do ExoMars
Além do metano, as descobertas destacam o quanto aprenderemos sobre Marte como resultado do programa ExoMars.
"Essas descobertas nos permitem construir uma compreensão mais completa do nosso vizinho planetário", acrescenta Alexander.
"O ozônio e o CO 2 são importantes na atmosfera de Marte. Ao não contabilizarmos adequadamente esses gases, corremos o risco de descaracterizar os fenômenos ou propriedades que vemos".
Além disso, a surpreendente descoberta da nova banda de CO 2 em Marte, nunca antes observada em laboratório, fornece informações interessantes para aqueles que estudam como as moléculas interagem entre si e com a luz - e buscam as impressões digitais químicas exclusivas dessas interações no espaço .
"Juntos, esses dois estudos dão um passo significativo para revelar as verdadeiras características de Marte: para um novo nível de precisão e entendimento", diz Alexander.
Comparando as atmosferas de Marte e da Terra. Crédito: Agência Espacial Europeia
Colaboração bem sucedida na busca pela vida
Como o próprio nome sugere, o TGO tem como objetivo caracterizar quaisquer gases traços na atmosfera de Marte que possam surgir de processos geológicos ou biológicos ativos no planeta e identificar sua origem.
O programa ExoMars consiste em duas missões: o TGO, lançado em 2016 e será acompanhado pelo rover Rosalind Franklin e pela plataforma de pouso Kazachok, com previsão de decolagem em 2022. Esses instrumentos levarão instrumentos complementares ao ACS para a superfície marciana, examinando a atmosfera do planeta de uma perspectiva diferente e compartilhe o objetivo principal do programa ExoMars: procurar sinais de vida passada ou presente no planeta vermelho.
"Estas descobertas são o resultado direto de uma colaboração extremamente bem-sucedida e contínua entre cientistas europeus e russos como parte do ExoMars", diz Håkan Svedhem, cientista do projeto ESA TGO.
"Eles estabelecem novos padrões para futuras observações espectrais e nos ajudarão a desenhar uma imagem mais completa das propriedades atmosféricas de Marte - incluindo onde e quando pode ser encontrado metano, o que permanece uma questão fundamental na exploração de Marte".
"Além disso, essas descobertas levarão a uma análise completa de todos os dados relevantes que coletamos até o momento - e a perspectiva de novas descobertas dessa maneira é, como sempre, muito empolgante. Cada informação revelada pelo ExoMars Trace Gas Orbiter marca o progresso em direção a uma compreensão mais precisa de Marte e nos coloca um passo mais perto de desvendar os mistérios remanescentes do planeta".
Mais informações: A. Trokhimovskiy et al. Primeira observação da banda de absorção de CO2 do dipolo magnético a 3,3 μm na atmosfera de Marte pelo instrumento ExoMars Trace Gas Orbiter ACS, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202038134
Informações da revista: Astronomy & Astrophysics
Fornecido pela Agência Espacial Europeia
Fonte:
NASA / pela Agência Espacial Europeia /27-07-2020
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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