Por que alguns instrumentos científicos detectam o gás no Planeta Vermelho e outros não?

Relatórios de detecções de metano em Marte cativaram cientistas e não cientistas. Na terra, uma quantidade significativa de metano é produzida por micróbios que ajudam a maioria dos animais a digerir as plantas. Este processo de digestão termina com o gado exalando ou arrotando o gás no ar.

Embora não haja gado, ovelha, ou cabras em Marte, encontrar metano lá é emocionante porque pode implicar que os micróbios foram, ou são, vivendo no Planeta Vermelho. O metano não pode ter nada a ver com micróbios ou qualquer outra biologia, Contudo; processos geológicos que envolvem a interação de rochas, agua, e o calor também pode produzi-lo.

Antes de identificar as fontes de metano em Marte, os cientistas precisam resolver uma questão que os atormenta:por que alguns instrumentos detectam o gás e outros não? O rover Curiosity da NASA, por exemplo, detectou repetidamente metano logo acima da superfície da cratera Gale. Mas o ExoMars Trace Gas Orbiter da ESA (Agência Espacial Européia) não detectou nenhum metano mais alto na atmosfera marciana.

"Quando o Trace Gas Orbiter entrou a bordo em 2016, Eu esperava que a equipe orbital relatasse que há uma pequena quantidade de metano em todos os lugares de Marte, "disse Chris Webster, liderança do instrumento Tunable Laser Spectrometer (TLS) no laboratório de química Sample Analysis at Mars (SAM) a bordo do rover Curiosity.

O TLS mediu menos da metade por bilhão em volume de metano, em média, na cratera Gale. Isso equivale a cerca de uma pitada de sal diluído em uma piscina olímpica. Essas medições foram pontuadas por picos desconcertantes de até 20 partes por bilhão de volume.

"Mas quando a equipe europeia anunciou que não viu metano, Eu estava definitivamente chocado, "disse Webster, que trabalha no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia.

O orbitador europeu foi projetado para ser o padrão ouro para medir metano e outros gases em todo o planeta. Ao mesmo tempo, O TLS do Curiosity é tão preciso, será usado para detecção precoce de alerta de incêndio na Estação Espacial Internacional e para rastrear os níveis de oxigênio em trajes de astronautas. Também foi licenciado para uso em usinas de energia, em oleodutos, e em aviões de caça, onde os pilotos podem monitorar os níveis de oxigênio e dióxido de carbono em suas máscaras faciais.

Ainda, Webster e a equipe SAM ficaram chocados com as descobertas do orbitador europeu e imediatamente começaram a examinar as medições de TLS em Marte.

Alguns especialistas sugeriram que o próprio veículo espacial estava liberando o gás. "Então, olhamos as correlações com a orientação do rover, o chão, o esmagamento de pedras, a degradação da roda - você escolhe, "Webster disse." Eu não posso exagerar o esforço que a equipe colocou em olhar para cada pequeno detalhe para ter certeza de que as medidas estão corretas, e eles são."

Webster e sua equipe relataram seus resultados hoje no Astronomia e Astrofísica Diário.

Enquanto a equipe SAM trabalhava para confirmar suas detecções de metano, outro membro da equipe de ciências do Curiosity, o cientista planetário John E. Moores da York University em Toronto, publicou uma previsão intrigante em 2019. "Adotei o que alguns de meus colegas estão chamando de uma visão muito canadense disso, no sentido em que fiz a pergunta:'E se Curiosity e o Trace Gas Orbiter estiverem certos?' "disse Moores.

Moores, bem como outros membros da equipe Curiosity estudando padrões de vento na cratera Gale, hipotetizaram que a discrepância entre as medições de metano se resume à hora do dia em que são feitas. Porque precisa de muita energia, O TLS opera principalmente à noite, quando nenhum outro instrumento Curiosity está funcionando. A atmosfera marciana é calma à noite, Moores notou, então, o metano que vaza do solo se acumula próximo à superfície, onde o Curiosity pode detectá-lo.

The Trace Gas Orbiter, por outro lado, requer luz solar para localizar metano cerca de 3 milhas, ou 5 quilômetros, acima da superfície. "Qualquer atmosfera próxima à superfície de um planeta passa por um ciclo durante o dia, "Disse Moores. O calor do Sol agita a atmosfera à medida que o ar quente sobe e o ar frio desce. o metano que fica confinado perto da superfície à noite é misturado à atmosfera mais ampla durante o dia, que o dilui a níveis indetectáveis. "Então eu não percebi nenhum instrumento, especialmente em órbita, veria qualquer coisa, "Moores disse.

Imediatamente, a equipe do Curiosity decidiu testar a previsão de Moores coletando as primeiras medições diurnas de alta precisão. TLS mediu metano consecutivamente ao longo de um dia marciano, agrupando uma medição noturna com duas diurnas. Com cada experimento, SAM sugou o ar marciano por duas horas, removendo continuamente o dióxido de carbono, que constitui 95% da atmosfera do planeta. Isso deixou uma amostra concentrada de metano que o TLS poderia medir facilmente, passando um feixe de laser infravermelho por ela muitas vezes, um que é ajustado para usar um comprimento de onda preciso de luz que é absorvido pelo metano.

"John previu que o metano deveria efetivamente cair a zero durante o dia, e nossas duas medições diurnas confirmaram que, "disse Paul Mahaffy, o investigador principal do SAM, que trabalha no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. A medição noturna da TLS se encaixou perfeitamente na média que a equipe já havia estabelecido. "Então, essa é uma maneira de acabar com essa grande discrepância, "Mahaffy disse.

Embora este estudo sugira que as concentrações de metano aumentam e diminuem ao longo do dia na superfície da cratera Gale, os cientistas ainda não resolveram o enigma global do metano em Marte. O metano é uma molécula estável que deve durar cerca de 300 anos em Marte antes de ser dilacerada pela radiação solar. Se o metano está constantemente vazando de todas as crateras semelhantes, o que os cientistas suspeitam é provável, dado que Gale não parece ser geologicamente único, uma quantidade suficiente deve ter se acumulado na atmosfera para que o Gás Trace Orbiter detecte. Os cientistas suspeitam que algo está destruindo o metano em menos de 300 anos.

Experimentos estão em andamento para testar se descargas elétricas de nível muito baixo induzidas por poeira na atmosfera marciana poderiam destruir o metano, ou se o oxigênio abundante na superfície marciana destrói rapidamente o metano antes que ele alcance a alta atmosfera.

"Precisamos determinar se existe um mecanismo de destruição mais rápido do que o normal para reconciliar totalmente os conjuntos de dados do rover e do orbitador, "Webster disse.