Pela primeira vez na história da exploração espacial, os cientistas mediram as mudanças sazonais nos gases que preenchem o ar diretamente acima da superfície da cratera Gale em Marte. Como resultado, eles notaram algo desconcertante:oxigênio, o gás que muitas criaturas terrestres usam para respirar, se comporta de uma maneira que até agora os cientistas não conseguem explicar por meio de nenhum processo químico conhecido.

Ao longo de três anos de Marte (ou quase seis anos terrestres), um instrumento do laboratório de química portátil Sample Analysis at Mars (SAM) dentro da barriga do rover Curiosity da NASA inalou o ar da cratera Gale e analisou sua composição. Os resultados do SAM cuspido confirmaram a composição da atmosfera marciana na superfície:95% em volume de dióxido de carbono (CO ₂ ), 2,6% de nitrogênio molecular (N ₂ ), 1,9% de argônio (Ar), 0,16% de oxigênio molecular (O ₂ ), e 0,06% de monóxido de carbono (CO). Eles também revelaram como as moléculas do ar marciano se misturam e circulam com as mudanças na pressão do ar ao longo do ano. Essas mudanças são causadas quando CO ₂ gás congela sobre os pólos no inverno, reduzindo assim a pressão do ar em todo o planeta seguindo a redistribuição do ar para manter o equilíbrio da pressão. Quando CO ₂ evapora na primavera e no verão e se mistura em Marte, aumenta a pressão do ar.

Dentro deste ambiente, os cientistas descobriram que o nitrogênio e o argônio seguem um padrão sazonal previsível, aumentando e diminuindo na concentração na cratera Gale ao longo do ano em relação à quantidade de CO ₂ está no ar. Eles esperavam que o oxigênio fizesse o mesmo. Mas isso não aconteceu. Em vez de, a quantidade de gás no ar aumentou durante a primavera e o verão em até 30%, e depois voltou aos níveis previstos pela química conhecida no outono. Este padrão se repetia a cada primavera, embora a quantidade de oxigênio adicionado à atmosfera variasse, implicando que algo o estava produzindo e, em seguida, retirando-o.

"A primeira vez que vimos isso, era simplesmente incompreensível, "disse Sushil Atreya, professor de ciências climáticas e espaciais na Universidade de Michigan em Ann Arbor. Atreya é co-autora de um artigo sobre o tema publicado em 12 de novembro no Journal of Geophysical Research:Planets.

Assim que os cientistas descobriram o enigma do oxigênio, Os especialistas em Marte começaram a trabalhar tentando explicá-lo. Eles primeiro verificaram duas ou três vezes a precisão do instrumento SAM que usaram para medir os gases:o espectrômetro de massa quadrupolo. O instrumento estava bem. Eles consideraram a possibilidade de que o CO ₂ ou água (H ₂ O) as moléculas podem ter liberado oxigênio quando se separaram na atmosfera, levando à ascensão de curta duração. Mas seria necessário cinco vezes mais água acima de Marte para produzir o oxigênio extra, e companhia ₂ divide-se muito lentamente para gerá-lo em tão pouco tempo. E quanto à diminuição do oxigênio? A radiação solar poderia ter quebrado as moléculas de oxigênio em dois átomos que se espalharam pelo espaço? Não, cientistas concluíram, já que levaria pelo menos 10 anos para o oxigênio desaparecer por meio desse processo.

"Estamos lutando para explicar isso, "disse Melissa Trainer, um cientista planetário do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que liderou esta pesquisa. "O fato de o comportamento do oxigênio não ser perfeitamente repetível a cada estação nos faz pensar que não é um problema que tenha a ver com a dinâmica atmosférica. Tem que ser alguma fonte química e sumidouro que ainda não podemos contabilizar."

Para os cientistas que estudam Marte, a história do oxigênio é curiosamente semelhante à do metano. O metano está constantemente no ar dentro da cratera Gale em quantidades tão pequenas (0,00000004% em média) que é quase imperceptível mesmo pelos instrumentos mais sensíveis em Marte. Ainda, foi medido pelo Tunable Laser Spectrometer do SAM. O instrumento revelou que, embora o metano sobe e desce sazonalmente, aumenta em abundância em cerca de 60% nos meses de verão por razões inexplicáveis. (Na verdade, o metano também aumenta de forma aleatória e dramática. Os cientistas estão tentando descobrir o porquê.)

Com as novas descobertas de oxigênio em mãos, A equipe do treinador está se perguntando se uma química semelhante ao que está conduzindo as variações sazonais naturais do metano também pode conduzir ao oxigênio. Pelo menos ocasionalmente, os dois gases parecem flutuar em conjunto.

"Estamos começando a ver essa correlação tentadora entre metano e oxigênio durante boa parte do ano de Marte, - Atreya disse. - Acho que tem algo a ver com isso. Só não tenho as respostas ainda. Ninguém faz."

Oxigênio e metano podem ser produzidos biologicamente (a partir de micróbios, por exemplo) e abioticamente (da química relacionada à água e às rochas). Os cientistas estão considerando todas as opções, embora eles não tenham nenhuma evidência convincente de atividade biológica em Marte. A Curiosity não tem instrumentos que possam dizer definitivamente se a fonte do metano ou do oxigênio em Marte é biológica ou geológica. Os cientistas esperam que as explicações não biológicas sejam mais prováveis ​​e estão trabalhando diligentemente para entendê-las totalmente.

A equipe do treinador considerou o solo marciano como uma fonte extra de oxigênio da primavera. Afinal, é conhecido por ser rico em elementos, na forma de compostos como peróxido de hidrogênio e percloratos. Um experimento nas sondas Viking mostrou há décadas que o calor e a umidade podem liberar oxigênio do solo marciano. Mas esse experimento ocorreu em condições bastante diferentes do ambiente da primavera marciana, e não explica a queda de oxigênio, entre outros problemas. Outras explicações possíveis também não se somam por enquanto. Por exemplo, a radiação de alta energia do solo pode produzir O extra ₂ no ar, mas levaria um milhão de anos para acumular oxigênio suficiente no solo para explicar o impulso medido em apenas uma primavera, os pesquisadores relatam em seu artigo.

"Ainda não conseguimos criar um processo que produza a quantidade de oxigênio de que precisamos, mas achamos que tem que ser algo na superfície do solo que muda sazonalmente porque não há átomos de oxigênio disponíveis suficientes na atmosfera para criar o comportamento que vemos, "disse Timothy McConnochie, cientista pesquisador assistente da Universidade de Maryland em College Park e outro co-autor do artigo.

As únicas espaçonaves anteriores com instrumentos capazes de medir a composição do ar marciano perto do solo eram as sondas Viking da NASA, que chegou ao planeta em 1976. Os experimentos Viking cobriram apenas alguns dias marcianos, no entanto, então eles não podiam revelar padrões sazonais dos diferentes gases. As novas medições do SAM são as primeiras a fazer isso. A equipe SAM continuará medindo os gases atmosféricos para que os cientistas possam coletar dados mais detalhados ao longo de cada temporada. Enquanto isso, A treinadora e sua equipe esperam que outros especialistas em Marte trabalhem para resolver o mistério do oxigênio.

"Esta é a primeira vez em que observamos esse comportamento interessante em vários anos. Não o entendemos totalmente, "O treinador disse." Para mim, esta é uma chamada aberta a todas as pessoas inteligentes que estão interessadas nisso:Veja o que você pode fazer. "