O sal marinho incorporado na superfície empoeirada de Marte e elevado à atmosfera do planeta levou à descoberta de cloreto de hidrogênio - a primeira vez que o orbitador de gás residual ESA-Roscosmos ExoMars detectou um novo gás. A espaçonave também está fornecendo novas informações sobre como Marte está perdendo água.

Uma das principais buscas na exploração de Marte é a caça aos gases atmosféricos ligados à atividade biológica ou geológica, bem como compreender o inventário de água passado e presente do planeta, para determinar se Marte poderia ter sido habitável e se algum reservatório de água poderia ser acessível para exploração humana futura. Dois novos resultados da equipe ExoMars publicados hoje em Avanços da Ciência desvendar uma classe inteiramente nova de química e fornecer mais informações sobre as mudanças sazonais e as interações superfície-atmosfera como forças motrizes por trás das novas observações.

Uma nova quimica

"Nós descobrimos cloreto de hidrogênio pela primeira vez em Marte. Esta é a primeira detecção de um gás halogênio na atmosfera de Marte, e representa um novo ciclo químico para entender, "diz Kevin Olsen da Universidade de Oxford, REINO UNIDO, um dos principais cientistas da descoberta.

Cloreto de hidrogênio gasoso, ou HCl, compreende um átomo de hidrogênio e cloro. Os cientistas de Marte estavam sempre em busca de gases à base de cloro ou enxofre, porque eles são possíveis indicadores de atividade vulcânica. Mas a natureza das observações de cloreto de hidrogênio - o fato de que foi detectado em locais muito distantes ao mesmo tempo, e a falta de outros gases que seriam esperados da atividade vulcânica - aponta para uma fonte diferente. Isso é, a descoberta sugere uma interação superfície-atmosfera inteiramente nova impulsionada pelas estações de poeira em Marte que não haviam sido exploradas anteriormente.

Em um processo muito semelhante ao visto na Terra, sais na forma de cloreto de sódio - remanescentes de oceanos evaporados e incrustados na superfície empoeirada de Marte - são elevados à atmosfera pelos ventos. A luz solar aquece a atmosfera causando poeira, junto com o vapor de água liberado das calotas polares, subir. A poeira salgada reage com a água atmosférica para liberar cloro, que então reage com moléculas contendo hidrogênio para criar cloreto de hidrogênio. Outras reações podem fazer com que a poeira rica em cloro ou ácido clorídrico volte à superfície, talvez como percloratos, uma classe de sal feita de oxigênio e cloro.

"Você precisa do vapor d'água para liberar o cloro e dos subprodutos da água - o hidrogênio - para formar o cloreto de hidrogênio. A água é crítica nesta química, "diz Kevin." Também observamos uma correlação com a poeira:vemos mais cloreto de hidrogênio quando a atividade da poeira aumenta, um processo ligado ao aquecimento sazonal do hemisfério sul. "

A equipe detectou o gás pela primeira vez durante a tempestade de poeira global em 2018, observando-o aparecer simultaneamente nos hemisférios norte e sul, e testemunhou seu desaparecimento surpreendentemente rápido novamente no final do período sazonal empoeirado. Eles já estão analisando os dados coletados durante a próxima temporada de poeira e vêem o HCl subindo novamente.

"É incrivelmente recompensador ver nossos instrumentos sensíveis detectando um gás nunca antes visto na atmosfera de Marte, "diz Oleg Korablev, investigador principal do instrumento Atmospheric Chemistry Suite que fez a descoberta. "Nossa análise liga a geração e o declínio do gás cloreto de hidrogênio à superfície de Marte."

Extensos testes de laboratório e novas simulações atmosféricas globais serão necessários para entender melhor a interação superfície-atmosfera à base de cloro, junto com observações contínuas em Marte para confirmar que a ascensão e queda de HCl são impulsionadas pelo verão do hemisfério sul.

"A descoberta do primeiro novo gás traço na atmosfera de Marte é um marco importante para a missão do Orbitador de Gás Trace, "diz Håkan Svedhem, Cientista do projeto ExoMars Trace Gas Orbiter da ESA. "Esta é a primeira nova classe de gás descoberta desde a alegada observação do metano pela Mars Express da ESA em 2004, que motivou a busca por outras moléculas orgânicas e, finalmente, culminou no desenvolvimento da missão Trace Gas Orbiter, para o qual a detecção de novos gases é um objetivo principal. "

O aumento do vapor d'água contém pistas sobre a evolução do clima

Além de novos gases, o Trace Gas Orbiter está refinando nossa compreensão de como Marte perdeu sua água - um processo que também está ligado a mudanças sazonais.

Acredita-se que a água líquida tenha fluído pela superfície de Marte, como evidenciado nos numerosos exemplos de antigos vales secos e canais de rios. Hoje, está principalmente trancado nas calotas polares e enterrado no subsolo. Marte ainda está vazando água hoje, na forma de hidrogênio e oxigênio escapando da atmosfera.

Compreender a interação de reservatórios portadores de água em potencial e seu comportamento sazonal e de longo prazo é a chave para compreender a evolução do clima de Marte. Isso pode ser feito através do estudo do vapor d'água e da água "semi-pesada" (onde um átomo de hidrogênio é substituído por um átomo de deutério, uma forma de hidrogênio com um nêutron adicional).

"A proporção de deutério para hidrogênio, D / H, é o nosso cronômetro, uma métrica poderosa que nos conta sobre a história da água em Marte, e como a perda de água evoluiu ao longo do tempo. Graças ao ExoMars Trace Gas Orbiter, agora podemos entender e calibrar melhor este cronômetro e testar novos reservatórios de água em potencial em Marte, "diz Geronimo Villanueva do Goddard Space Flight Center da NASA e principal autor do novo resultado.

"Com o Trace Gas Orbiter, podemos observar o caminho dos isotopólogos da água à medida que sobem para a atmosfera com um nível de detalhe que não era possível antes. As medições anteriores forneciam apenas a média sobre a profundidade de toda a atmosfera. É como se nós apenas tinha uma visão 2-D antes, agora podemos explorar a atmosfera em 3-D, "diz Ann Carine Vandaele, investigador principal do instrumento Nadir and Occultation for MArs Discovery (NOMAD) que foi usado para esta investigação.

As novas medições revelam uma variabilidade dramática em D / H com a altitude e a estação à medida que a água sobe de seu local original. "Curiosamente, os dados mostram que uma vez que a água é totalmente vaporizada, principalmente exibe um grande enriquecimento comum em água semi-pesada, e uma razão D / H seis vezes maior do que a da Terra em todos os reservatórios de Marte, confirmando que grandes quantidades de água foram perdidas ao longo do tempo, "diz Giuliano Liuzzi da American University e Goddard Space Flight Center da NASA e um dos principais cientistas da investigação.

Os dados do ExoMars coletados entre abril de 2018 e abril de 2019 também mostraram três casos que aceleraram a perda de água da atmosfera:a tempestade de poeira global de 2018, uma tempestade regional curta, mas intensa em janeiro de 2019, e a liberação de água da calota polar sul durante os meses de verão, ligada à mudança sazonal. Digno de nota é uma nuvem de vapor d'água crescente durante o verão do sul que potencialmente injetaria água na alta atmosfera em uma base sazonal e anual.

Futuras observações coordenadas com outras espaçonaves, incluindo o MAVEN da NASA, que se concentra na atmosfera superior, fornecerá percepções complementares sobre a evolução da água durante o ano marciano.

"A mudança das estações em Marte, e, em particular, o verão relativamente quente no hemisfério sul parece ser a força motriz por trás de nossas novas observações, como a maior perda de água atmosférica e a atividade de poeira ligada à detecção de cloreto de hidrogênio, que vemos nos dois últimos estudos, "acrescenta Håkan." As observações do Trace Gas Orbiter estão nos permitindo explorar a atmosfera marciana como nunca antes. "