Um traçador chave usado para estimar quanta atmosfera Marte perdeu pode mudar dependendo da hora do dia e da temperatura da superfície do Planeta Vermelho, de acordo com novas observações de cientistas financiados pela NASA. Medições anteriores desse traçador - isótopos de oxigênio - discordaram significativamente. Uma medição precisa deste rastreador é importante para estimar quanta atmosfera Marte já teve antes de ser perdida, que revela se Marte poderia ter sido habitável e quais seriam as condições.

Marte é um resfriado, deserto inóspito hoje, mas características como leitos de rios secos e minerais que só se formam com a água líquida indicam que há muito tempo havia uma atmosfera densa que retinha calor suficiente para que a água líquida - um ingrediente necessário para a vida - fluísse na superfície. Parece que Marte perdeu muito de sua atmosfera ao longo de bilhões de anos, transformando seu clima de um que poderia ter sustentado a vida no ambiente desidratado e congelado de hoje, de acordo com os resultados das missões da NASA, como MAVEN e Curiosity, e voltando às missões Viking de 1976.

Contudo, muitos mistérios sobre a antiga atmosfera do Planeta Vermelho permanecem. "Sabemos que Marte tinha mais atmosfera. Sabemos que tinha água corrente. Não temos uma boa estimativa das condições além disso - quão semelhante à Terra era o ambiente de Marte? Por quanto tempo?" disse Timothy Livengood, da Universidade de Maryland, College Park e Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Livengood é o autor principal de um artigo sobre essa pesquisa publicado online na Icarus em 1º de agosto.

Uma maneira de estimar a espessura da atmosfera original de Marte é observar os isótopos de oxigênio. Isótopos são versões de um elemento com massa diferente devido ao número de nêutrons no núcleo atômico. Isótopos mais leves escapam para o espaço mais rápido do que os isótopos mais pesados, então a atmosfera que permanece no planeta é gradualmente enriquecida no isótopo mais pesado. Nesse caso, Marte é enriquecido em comparação com a Terra no isótopo mais pesado de oxigênio, 18O, versus o 16O mais leve e muito mais comum. A quantidade relativa medida de cada isótopo pode ser usada para estimar quanto mais atmosfera havia no antigo Marte, em combinação com uma estimativa de quão mais rápido o 16O mais leve escapa, e assumindo que a quantidade relativa de cada isótopo na Terra e em Marte já foi semelhante.

O problema é que as medições da quantidade de 18O em comparação com 16O em Marte, a razão 18O / 16O, não têm sido consistentes. Diferentes missões mediram diferentes proporções, o que resulta em diferentes entendimentos da antiga atmosfera marciana. O novo resultado fornece uma maneira possível de resolver essa discrepância, mostrando que a proporção pode mudar durante o dia marciano. "Medições anteriores em Marte ou na Terra obtiveram uma variedade de valores diferentes para a razão de isótopos, "disse Livengood." Nossas são as primeiras medições a usar um único método de uma forma que mostra a proporção realmente variando dentro de um único dia, em vez de comparações entre dispositivos independentes. Em nossas medições, a proporção de isótopos varia de cerca de 9% esgotada em isótopos pesados ​​ao meio-dia em Marte a cerca de 8% enriquecida em isótopos pesados ​​por volta de 13:30 em comparação com as razões de isótopos que são normais para o oxigênio da Terra. "

Esta faixa de razões de isótopos é consistente com as outras medições relatadas. "Nossas medições sugerem que todo o trabalho anterior pode ter sido feito corretamente, mas discordamos porque este aspecto da atmosfera é mais complexo do que imaginávamos, "disse Livengood." Dependendo de onde em Marte a medição foi feita, e a que horas do dia em Marte, é possível obter valores diferentes. "

A equipe acha que a mudança nas proporções durante o dia é uma ocorrência de rotina devido à temperatura do solo, em que as moléculas isotopicamente mais pesadas iriam aderir aos grãos da superfície fria à noite mais do que os isótopos mais leves, em seguida, são liberados (dessorvidos termicamente) à medida que a superfície se aquece durante o dia.

Uma vez que a atmosfera marciana é principalmente dióxido de carbono (CO ₂ ), o que a equipe realmente observou foram isótopos de oxigênio ligados a átomos de carbono no CO ₂ molécula. Eles fizeram suas observações da atmosfera marciana com o Infrared Telescope Facility da NASA em Mauna Kea, Havaí, usando o Instrumento Heteródino para Ventos e Composição Planetários desenvolvido na NASA Goddard. "Ao tentar entender a ampla distribuição das razões isotópicas estimadas que recuperamos das observações, notamos que eles estavam correlacionados com a temperatura da superfície que também obtivemos, "disse Livengood." Esse foi o insight que nos colocou neste caminho. "

O novo trabalho ajudará os pesquisadores a refinar suas estimativas da antiga atmosfera marciana. Como as medições agora podem ser entendidas como consistentes com os resultados de tais processos nas atmosferas de outros planetas, isso significa que eles estão no caminho certo para entender como o clima marciano mudou. “Mostra que a perda atmosférica foi por processos que mais ou menos entendemos, "disse Livengood." Detalhes críticos ainda precisam ser acertados, mas isso significa que não precisamos invocar processos exóticos que poderiam ter resultado na remoção de CO ₂ sem mudar as razões de isótopos, ou alterando apenas algumas proporções em outros elementos. "