p Este gráfico mostra um exemplo das medições feitas pelo instrumento MIR 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 de melhor ajuste (laranja). O painel superior mostra as contribuições modeladas de uma variedade de gases diferentes para esta faixa espectral. As linhas mais profundas vêm do vapor de água (azul claro). O recurso O3 mais forte (verde) está à direita, e linhas distintas de CO2 (cinza) aparecem à esquerda. Os locais de fortes feições 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)
p O ExoMars Trace Gas Orbiter da ESA detectou novas assinaturas de gás em Marte. Isso desbloqueia novos segredos sobre a atmosfera marciana, e permitirá uma determinação mais precisa da existência de metano, um gás associado à atividade biológica ou geológica, no planeta. p O Trace Gas Orbiter (TGO) tem estudado o Planeta Vermelho em órbita por mais de dois anos. A missão visa compreender a mistura de gases que constituem a atmosfera marciana, com um foco especial no mistério em torno da presença de metano ali.
p Enquanto isso, a espaçonave agora avistou assinaturas nunca antes vistas de ozônio (O3) e dióxido de carbono (CO
2 ), com base em um ano marciano completo de observações por seu sensível Conjunto de Química Atmosférica (ACS). Os resultados são relatados 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, Rússia.
p "Esses recursos são intrigantes e surpreendentes, "diz Kevin.
p "Eles estão na faixa exata de comprimento de onda onde esperávamos ver os sinais mais fortes de metano. Antes desta descoberta, o CO
2 característica era completamente desconhecida, e esta é a primeira vez que o ozônio em Marte foi identificado nesta parte da faixa de comprimento de onda do infravermelho. "
p A atmosfera marciana é dominada por CO
2 , que os cientistas observam para medir as temperaturas, acompanhar temporadas, explorar a circulação de ar, e mais. O ozônio - que forma uma camada na atmosfera superior de Marte e da Terra - ajuda a manter a química atmosférica estável. Ambos CO
2 e ozônio foram vistos em Marte por espaçonaves como a 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.
p Observar o ozônio na faixa em que o TGO caça metano é um resultado totalmente inesperado.
p Como o metano é criado e destruído em Marte é uma questão importante para a compreensão das várias detecções e não detecções de metano em Marte, com diferenças de tempo e localização. Embora constitua uma quantidade muito pequena do inventário atmosférico geral, o metano, em particular, contém pistas importantes para o atual estado de atividade do planeta. Este gráfico mostra algumas das maneiras possíveis pelas quais o metano pode ser adicionado ou removido da atmosfera. Uma possibilidade interessante é que o metano seja gerado por micróbios. Se enterrado no subsolo, este gás pode ser armazenado em formações de gelo estruturadas em rede conhecidas como clatratos, e lançado na atmosfera muito mais tarde. O metano também pode ser gerado por reações entre o dióxido de carbono e o hidrogênio (que, por sua vez, pode ser produzida pela reação de água e 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 por meio de rachaduras na superfície. O metano também pode ficar preso em bolsões de gelo raso, como permafrost sazonal. A radiação ultravioleta pode gerar metano - por meio de reações com outras moléculas ou material orgânico já na superfície, como a poeira do cometa caindo em Marte - e decompô-la. As reações ultravioleta na alta atmosfera (acima de 60 km) e as reações de oxidação na baixa atmosfera (abaixo de 60 km) atuam para transformar o metano em dióxido de carbono, hidrogênio e vapor de água, e leva a uma vida útil da molécula de cerca de 300 anos. O metano também pode ser rapidamente distribuído ao redor do planeta pela circulação atmosférica, diluindo seu sinal e tornando difícil identificar fontes individuais. Por causa do tempo de vida da molécula ao considerar os processos atmosféricos, quaisquer detecções hoje implicam que ele foi lançado há relativamente pouco tempo. Mas foram propostos outros métodos de geração e destruição que explicam detecções mais localizadas e também permitem uma remoção mais rápida de metano da atmosfera, mais perto da superfície do planeta. A poeira é abundante na baixa atmosfera abaixo de 10 km e pode desempenhar um papel, junto com as interações diretamente com a superfície. Por exemplo, uma ideia é que o metano se difunde ou "vaza" através da superfície em regiões localizadas, e é adsorvido de volta ao regolito da superfície. Outra ideia é que os fortes ventos que corroem a superfície do planeta permitem que o metano reaja rapidamente com os grãos de poeira, removendo a assinatura do metano. Tempestades de poeira sazonais e redemoinhos de poeira também podem acelerar esse processo. Exploração contínua em Marte - da órbita e da superfície - juntamente com experimentos e simulações de laboratório, ajudará os cientistas a compreender melhor os diferentes processos envolvidos na geração e destruição do metano. Crédito:Agência Espacial Europeia
p Cientistas já mapearam como o ozônio marciano varia com a altitude anteriormente. Até aqui, Contudo, isso ocorreu em grande parte por meio 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).
p Os novos resultados do ACS mostram que é possível mapear o ozônio marciano também no infravermelho, portanto, seu comportamento pode ser sondado em altitudes mais baixas para construir uma visão mais detalhada do papel do ozônio no clima do planeta.
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Desvendando o mistério do metano
p Um dos principais objetivos do TGO é explorar o metano. A data, sinais de metano marciano - tentativamente detectados por missões incluindo o Mars Express da ESA em órbita e o rover Curiosity da NASA na superfície - são variáveis e um tanto enigmáticas.
p Embora também seja gerado por processos geológicos, a maior parte do metano da Terra é produzida pela vida, das bactérias ao gado e à atividade humana. Detectar metano em outros planetas é, portanto, extremamente emocionante. Isto é especialmente verdadeiro dado que o gás é conhecido por se decompor em cerca de 400 anos, o que significa que qualquer metano presente deve ter sido produzido ou liberado em um passado relativamente recente.
p "Descobrindo um CO imprevisto
2 a assinatura onde caçamos metano é significativa, "diz Alexander Trokhimovskiy." Esta assinatura não podia ser contabilizada antes, e pode, portanto, ter desempenhado um papel na detecção de pequenas quantidades de metano em Marte. "
p As observações analisadas por Alexander, Kevin e seus colegas foram executados principalmente em momentos diferentes daqueles que apoiaram as detecções de metano marciano. Além do mais, os dados do TGO não podem contabilizar grandes plumas de metano, apenas quantidades menores - e assim, Atualmente, não há desacordo direto entre as missões.
p "Na verdade, estamos trabalhando ativamente na coordenação de medições com outras missões, "esclarece Kevin." Em vez de contestar quaisquer reivindicações 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. "
p Este gráfico mostra um novo CO 2 característica espectral, nunca antes observado no laboratório, descoberto na atmosfera marciana pelo instrumento MIR Atmospheric Chemistry Suite (ACS) no ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) da ESA. O gráfico mostra toda a extensão da banda de absorção do dipolo magnético do
16
O
12
C
16
Molécula O (um dos vários 'isotopólogos' de CO 2 ) O painel superior mostra os espectros ACS MIR (mostrado em preto), juntamente com a contribuição modelada de CO 2 e 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 residuais, revelando a estrutura da banda de absorção em detalhes. As posições calculadas das linhas espectrais são marcadas com setas, em cores diferentes correspondendo a diferentes "ramos" da banda de absorção (o vermelho representa o ramo P, verde para o ramo Q e azul para o ramo R). Crédito:A. Trokhimovskiy et al. (2020)
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Percebendo o potencial dos ExoMars
p Metano à parte, as descobertas destacam o quanto aprenderemos sobre a Marte como resultado do programa ExoMars.
p "Essas descobertas nos permitem construir uma compreensão mais completa de nosso vizinho planetário, "acrescenta Alexander.
p "Ozônio e CO
2 são importantes na atmosfera de Marte. Por não contabilizar esses gases de forma adequada, corremos o risco de descaracterizar os fenômenos ou propriedades que vemos. "
p Adicionalmente, a surpreendente descoberta do novo CO
2 banda em Marte, nunca antes observado no laboratório, fornece uma visão empolgante para aqueles que estudam como as moléculas interagem umas com as outras e com a luz - e procuram as impressões digitais químicas exclusivas dessas interações no espaço.
p "Juntos, esses dois estudos dão um passo significativo para revelar as verdadeiras características de Marte:em direção a um novo nível de precisão e compreensão, "diz Alexander.
p Comparando as atmosferas de Marte e da Terra. Crédito:Agência Espacial Europeia
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Colaboração de sucesso na busca pela vida
p Como o nome sugere, o TGO visa caracterizar quaisquer gases-traço na atmosfera de Marte que possam surgir de processos geológicos ou biológicos ativos no planeta, e identificar sua origem.
p O programa ExoMars consiste em duas missões:TGO, que foi lançado em 2016 e terá a companhia do rover Rosalind Franklin e da plataforma de pouso Kazachok, com decolagem prevista para 2022. Estes levarão instrumentos complementares ao ACS para a superfície marciana, examinando a atmosfera do planeta de uma perspectiva diferente, e compartilhar o objetivo central do programa ExoMars:procurar por sinais de vida passada ou presente no Planeta Vermelho.
p "Essas descobertas são o resultado direto de uma colaboração contínua e extremamente bem-sucedida entre cientistas europeus e russos como parte do ExoMars, "diz o cientista do projeto ESA TGO, Håkan Svedhem.
p "Eles definem novos padrões para futuras observações espectrais, e nos ajudará a pintar um quadro mais completo das propriedades atmosféricas de Marte - incluindo onde e quando pode haver metano a ser encontrado, que continua a ser uma questão chave na exploração de Marte. "
p "Além disso, essas descobertas levarão a uma análise completa de todos os dados relevantes que coletamos até o momento - e a perspectiva de uma nova descoberta desta forma é, como sempre, muito exitante. 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. "
