O zip da eletricidade nas tempestades de poeira marcianas ajuda a formar as enormes quantidades de perclorato encontradas nos solos do planeta, de acordo com uma nova pesquisa da Washington University em St. Louis.

Não é um raio, mas uma outra forma de descarga eletrostática que empacota a chave na distribuição planetária do produto químico reativo, disse Alian Wang, professor pesquisador do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias em Artes e Ciências.

"Encontramos um novo mecanismo que pode ser estimulado por um tipo de evento atmosférico exclusivo de Marte e que ocorre com frequência, dura muito tempo e cobre grandes áreas do planeta, ou seja, tempestades de poeira e redemoinhos de poeira, "Disse Wang." Isso explica o único, alta concentração de uma substância química importante nos solos marcianos e isso é altamente significativo na busca por vida em Marte. "

O novo trabalho é um estudo experimental que simula as condições marcianas em uma câmara de laboratório na Terra.

Quantidade surpreendente de um produto químico reativo

Quando o Phoenix Mars Lander da NASA chegou ao planeta em busca de ambientes adequados para a vida microbiana, os pesquisadores ficaram surpresos ao encontrar altas concentrações de percloratos no solo - variando de 0,5 a 1,0 por cento.

Um equívoco popular na época levou algumas pessoas a acreditar que os percloratos matariam todos os micróbios marcianos. Na realidade, alguns micróbios são capazes de usar percloratos como fonte de energia, embora os percloratos sejam tóxicos para os humanos.

O íon perclorato - feito de um átomo de cloro e quatro átomos de oxigênio - é estável, mas clorato, um produto químico relacionado com apenas três átomos de oxigênio, é um oxidante forte, como demonstrado por Kaushik Mitra, um estudante de pós-graduação da Universidade de Washington em ciências terrestres e planetárias.

A nova pesquisa de Wang mostra que o clorato é o primeiro e principal produto no caminho das transições de fase do cloreto para o perclorato durante a química do plasma redox multifásico - o novo mecanismo descrito pela primeira vez em 15 de outubro no jornal Cartas da Terra e da Ciência Planetária .

Uma fonte de energia na tempestade

Na terra, os percloratos de ocorrência natural são formados por reações fotoquímicas alimentadas pela luz solar. São raros, mas eles existem:Percloratos originados desta forma foram encontrados nos solos de regiões hiperáridas da Terra, como o deserto de Atacama do Chile, Vales secos da Antártica ou a Bacia Qaidam no Planalto do Tibete, por exemplo. Mas Marte tem cerca de 10 milhões de vezes mais percloratos em seu solo do que seria previsto apenas por meio desse tipo de fotoquímica.

Os modeladores sugeriram que o raio poderia fornecer a energia para essas reações químicas em Marte. Mas Wang e sua equipe da Universidade de Washington, que inclui Kun Wang (sem parentesco), professor assistente em ciências da terra e planetárias; Jennifer Houghton, pesquisa científica; e Chuck Yan, técnico de engenharia - foram os primeiros a criar uma simulação experimental real que demonstrou um rendimento de clorato / perclorato de 1, 000 vezes o rendimento gerado pela fotoquímica em laboratório.

Este trabalho foi concluído em colaboração com Z. C. Wu no Instituto de Ciência Espacial, Universidade de Shandong na China; William Farrell, do Goddard Space Flight Center da NASA; e Andrew Jackson, da Texas Tech University.

Os pesquisadores projetaram dois conjuntos de experimentos usando um simulador denominado Câmara de Análise e Ambiente Planetário (PEACh), criando uma atmosfera semelhante à de Marte com condições semelhantes de pressão e temperatura.

Na atmosfera de baixa densidade semelhante à de Marte, que tem menos de um por cento da pressão atmosférica da Terra, as partículas carregadas têm menos probabilidade de se acumularem à distância para formar o arco dramático de um raio. Em vez de, eventos de vento que transportam areia e poeira são mais propensos a desenvolver campos elétricos próximos à superfície que resultam em Townsend Dark Discharge, um efeito que não é visível, ou descarga de brilho normal - que aparece, assim como parece, como um brilho fraco.

"Se uma foto foi tirada à noite sem luz solar, a descarga cintilante normal deve ser vista na forma de uma luz fraca e pode durar mais do que um raio, "Alian Wang disse." Na verdade, Sugeri a um cientista atmosférico que está trabalhando no rover Curiosity que eles deveriam projetar uma sequência de fotos noturnas para capturar os redemoinhos de poeira! "

Na câmara de Marte no laboratório, a equipe de pesquisa observou a geração instantânea de radicais livres - moléculas com elétrons desemparelhados altamente reativos - na descarga luminosa normal, detectado por espectroscopia de emissão de plasma in situ. Eles também mediram a transição de cloreto para clorato, e então perclorar por meio da interação com os radicais livres, usando espectroscopia Raman a laser.

Mascarando os sinais de vida

Na média, tempestades de poeira globais em Marte ocorrem uma vez a cada dois anos marcianos, enquanto tempestades de poeira regionais e locais ocorrem todos os anos.

Wang e sua equipe estão confiantes de que seus resultados podem ser ampliados para as condições gerais de Marte e podem ajudar os pesquisadores a entender as grandes concentrações desses produtos químicos nos solos marcianos.

O que mais, Wang sugere, cloratos produzidos em grandes quantidades durante eventos de poeira podem estar agindo como necrófagos, reagir com outros produtos químicos de superfície de forma a "limpar" as bioassinaturas de micróbios ativos - mascarando ou apagando as evidências de vida em Marte.

“Este estudo abre uma porta. Ele demonstra o forte poder de oxidação dos elétrons no processo de descarga eletrostática gerado por eventos de poeira, "disse ela." Isso sugere que a descarga eletrostática em eventos de poeira marciana pode afetar muitos outros processos redox na atmosfera de Marte e na superfície e subsuperfície de Marte, como os sistemas de ferro e enxofre também. "