Como milhões de pessoas em todo o mundo, David Shuster e sua filha de 7 anos aplaudiram freneticamente quando o rover Perseverance foi baixado por um guindaste até a superfície marciana em 18 de fevereiro para iniciar anos de exploração. Mas para ele e um subconjunto da equipe científica da Mars 2020, a verdadeira gratificação será adiada.

Shuster é um dos 15 membros da equipe focada no retorno da amostra, o que significa que eles - ou seus sucessores de pós-graduação - não colocarão as mãos nas verdadeiras rochas de Marte por mais 10 anos, com a maior brevidade. A NASA e a Agência Espacial Européia irão lançar duas missões adicionais para coletar as rochas que o Perseverance separou e lançá-las de volta à Terra, idealmente em 2031.

No entanto, Shuster, professor de ciências terrestres e planetárias da Universidade da Califórnia, Berkeley, e um especialista em datação de rochas antigas, não está chateado. Ele mesmo estudou as rochas lunares trazidas pelos astronautas da era Apollo há mais de 50 anos e sente uma afinidade especial com os cientistas que protegeram essas amostras preciosas para o benefício dos que vieram depois. Ele, também, estará ajudando uma nova geração de cientistas.

"Uma das coisas que me motivam nesta missão é o fato de ter me beneficiado com as amostras da Apollo que foram coletadas antes de eu nascer. Sei em primeira mão como é se beneficiar com um trabalho realmente árduo, não apenas durante as missões reais e pelos próprios astronautas, mas por cientistas que curaram e documentaram todas essas amostras, "disse Shuster." Eu imediatamente aprecio o valor disso, mas também a importância de fazer isso com cuidado para a missão de retorno de amostra a Marte. Com toda a ciência que será feita nessas amostras, importa quais amostras coletamos. Não é qualquer pedra velha que funciona para as coisas que fazemos aqui no laboratório. "

Para ele, as questões principais são:Quantos anos tem a cratera de Jezero, onde a Perseverança pousou, e quando a água líquida existiu na superfície e depositou os sedimentos e esculpiu as feições aluviais claramente visíveis na cratera? Estimativas da idade da cratera, que são baseados no número de crateras de impacto menores dentro da maior Cratera de Jezero, variam de 1,7 bilhão de anos a mais de 3 bilhões de anos, ele disse.

"Uma das coisas atraentes sobre este local de pouso é que parece bastante claro que em um ponto no passado - não se sabe quando - a cratera de Jezero era um lago, e estava depositando sedimentos, como este leque lindamente preservado, " ele disse.

Enquanto os instrumentos a bordo do Perseverance podem testar rochas e sedimentos quanto à composição química e mineralogia, eles não podem determinar a idade. As medições de isótopos radioativos necessárias para identificar com precisão a idade só podem ser feitas em laboratórios na Terra.

"Tentando obter respostas a essas perguntas de forma quantitativa, com base em medições geoquímicas, não é trivial - isso é difícil de fazer mesmo na Terra, "disse Shuster, que usa principalmente o de classe mundial, equipamentos de última geração no independente Berkeley Geochronology Center.

Complicando a análise, as amostras de retorno - apenas 28, se tudo correr bem - será pequeno, cada um do tamanho de um pedaço de giz de quadro-negro. Os cientistas planejam analisá-los com todas as técnicas químicas e mineralógicas disponíveis, enquanto salva o máximo possível de amostras para o futuro, na esperança de técnicas de análise aprimoradas. Felizmente, embora a análise geocronológica destrua a rocha para determinar sua idade, o processo requer apenas pequenos pedaços.

"A questão geral é, se encontrarmos qualquer evidência de vida passada em Marte - o que é uma grande motivação por trás desta missão - a próxima pergunta será:'Quando foi isso?', "Shuster disse." Precisamos saber 'quando' em um sentido absoluto, porque a próxima pergunta que faremos é, 'O que estava acontecendo na Terra naquela época, e como esses dois se comparam? '"

'Uma missão altruísta'

Embora Shuster planeje conduzir algumas dessas análises, seu aluno de graduação, Andrew "Drew" Gorin, está preparado para colher os benefícios, também.

"Muitas das pessoas responsáveis ​​pela missão estarão aposentadas quando as amostras voltarem - fico impressionado que uma equipe tão grande de cientistas embarque em uma missão tão altruísta, "disse Gorin, que veio para a UC Berkeley no ano passado e não colocou os pés em um laboratório do campus desde que chegou. “As pessoas estão dedicando os últimos 10 anos de suas carreiras a isso e podem não conseguir desenvolver os resultados por si mesmas. é emocionante estar envolvido no processo como um estudante de graduação. "

Shuster, um ex-aluno da UC Berkeley em geologia em 1996, realizou um extenso trabalho não apenas em rochas lunares, mas também rochas de Marte:pedras que foram lançadas da superfície marciana por um impacto de meteoro e eventualmente seguiram seu caminho através do sistema solar até a órbita da Terra e entraram na atmosfera como estrelas cadentes. Mais de 100 desses meteoritos de Marte foram identificados, mas sua história violenta, combinado com prováveis ​​alterações ao deixar Marte e cair na Terra, torná-los representantes pobres de como são as rochas em Marte.

"Existem algumas limitações importantes para estudar meteoritos de Marte:não há contexto geológico, porque você não sabe de onde vem; você não sabe qual era a orientação da rocha quando ela estava no planeta, que você precisa para estudos paleomagnéticos; e nem todos os materiais são fortes o suficiente para sobreviver ao processo de ser ejetado e permanecer um material rochoso, "disse ele." Todas essas são as razões pelas quais coletar amostras no próprio planeta é extremamente vantajoso. Simplifica tudo isso, isso faz com que muitos desses problemas simplesmente desapareçam. "

A missão de devolução de amostras é projetada para trazer os primeiros materiais de outro planeta, não apenas pedaços da lua ou um asteróide ou poeira espacial. Enquanto o rover Perseverance navega ao redor da cratera Jezero investigando afloramentos interessantes, Shuster e outros membros da equipe científica de devolução de amostras se reunirão semanalmente, se não diariamente, para decidir quais rochas valem a pena amostrar para retornar à Terra. Perseverança irá então perfurar um núcleo, armazene-o hermeticamente em cápsulas e carregue-as até que se acumule o suficiente para armazenar na superfície. Pelo menos dois caches estão planejados:um dentro da cratera e um fora, conforme o rover se move do interior da cratera mais jovem para a rocha presumivelmente mais velha na qual Jezero está embutido.

"Nosso papel é fornecer experiência e aconselhar sobre a melhor forma de coletar e quais amostras coletar, " ele disse, observando que a equipe tem planos provisórios que irão evoluir conforme o rover vigia a paisagem. "As decisões serão baseadas em todas as informações que temos, e essa informação está evoluindo com o tempo. "

Contando crateras de meteoros

Antes de perfurar núcleos, a equipe de devolução de amostra deve decidir quais rochas fornecerão as respostas de que precisam. Vulcânico, ou ígnea, rochas fornecem as melhores datas radiométricas, Gorin disse. Ele espera que o Perseverance colete rochas que ajudem a calibrar a técnica padrão - contagem de crateras - agora usada para estimar as idades das superfícies de planetas e luas. Esta técnica é baseada em correlações entre a contagem de crateras e datação radiométrica de rochas na lua, com a suposição de que a população de meteoros no cinturão de asteróides é semelhante ao redor da lua e de Marte, com alguma acomodação para a diferente gravidade e atmosfera em Marte.

"A ideia é, imagine que você tem uma superfície plana que é bombardeada com impactores ao longo do tempo em uma taxa conhecida, "ele disse." Com base nisso, se você contar a distribuição do tamanho das crateras, você pode recuar quanto tempo se passou desde que aquela superfície já foi completamente plana. Temos alguns pontos de ancoragem que coletamos da lua:basalto ou fluxos de lava, que podemos imaginar achatou a superfície completamente em algum momento. Os fluxos de lava são realmente excelentes para datação radiométrica. "

Gorin foi encarregado de avaliar quais rochas podem fornecer uma data precisa o suficiente para calibrar a contagem de meteoros em Marte.

"Queremos encontrar uma amostra de um material facilmente datado dentro da cratera de Jezero, onde possamos aplicar essa técnica de contagem de crateras e também datar radiometricamente algo lá, compare-os e use-os para mudar o ponto de ancoragem, o que nos permitirá entender melhor como o sistema funciona em Marte, " ele disse.

Shuster observou que sua equipe de devolução de amostras deve montar rebanho em outros membros da equipe de ciência para garantir que Perseverance tenha tempo para coletar amostras-chave e armazená-las para coleta em face do desejo movido pela curiosidade de explorar todos os cantos e recantos interessantes na cratera de Jezero.

"Esta missão é muito diferente das missões anteriores do Mars rover porque temos uma data especificada, ao final, temos que ter essas amostras que vamos coletar localizadas em um local fixo, "ele disse." Então, temos um ritmo inegável nessa missão ”.

Gorin terá obtido seu Ph.D. no momento em que as rochas de Marte retornam à Terra, mas ele espera que seu trabalho na missão - que ele disse ser incrivelmente colaborativo entre cientistas mais jovens e mais velhos - o ajude a ter acesso depois. E foi tudo fortuito. Sua tese de mestrado no Boston College envolveu o uso de geoquímica para explorar as mudanças climáticas ao longo de toda a história da Terra, é por isso que ele pediu para trabalhar com Shuster ao se inscrever na UC Berkeley. Ele ficou surpreso quando Shuster perguntou se seu papel na missão de retorno de amostra de Marte, o que tomaria muito do seu tempo, seria um quebra-negócio para Gorin.

"Quando ele me perguntou se eu estava interessado em fazer esse tipo de trabalho, Eu estava tipo, 'Quem diria não a isso?' "Disse Gorin." Isso parece incrível. Trabalhar na missão de Marte remonta àquela empolgação infantil pela ciência que todos nós temos. "

"Sinto-me muito sortudo por ter tido a oportunidade de contribuir para uma missão tão importante, "Ele acrescentou. Também é mais fácil explicar seu trabalho para não cientistas." Eu tenho trabalhado em pesquisas sobre mudanças climáticas há algum tempo, que eu acho que é igualmente importante, " ele disse, "mas é um pouco mais fácil fazer com que as pessoas se interessem por esse trabalho."