Enquanto gira em torno de um antigo leito de lago em Marte, o rover Perseverance da NASA está montando uma coleção de rochas única. O explorador do tamanho de um carro está perfurando metodicamente a superfície do Planeta Vermelho e retirando núcleos de rocha que armazena em resistentes tubos de titânio. Os cientistas esperam um dia devolver os tubos à Terra e analisar o seu conteúdo em busca de vestígios de vida microbiana incorporada.



Desde que pousou na superfície de Marte em 2021, o rover encheu 20 dos seus 43 tubos com núcleos de rocha. Agora, os geólogos do MIT determinaram remotamente uma propriedade crucial das rochas recolhidas até à data, o que ajudará os cientistas a responder a questões importantes sobre o passado do planeta.

Em estudo publicado hoje (4 de março) na revista Earth and Space Science , uma equipe do MIT relata que determinou a orientação original da maioria das amostras de rocha coletadas pelo rover até o momento. Ao utilizar os dados de engenharia do próprio rover, tais como o posicionamento do veículo e da sua broca, os cientistas puderam estimar a orientação de cada amostra de rocha antes de ser perfurada no solo marciano.

Os resultados representam a primeira vez que os cientistas orientaram amostras de rocha em outro planeta. O método da equipe pode ser aplicado a amostras futuras que o rover coleta à medida que expande sua exploração para fora da antiga bacia. Reunir as orientações de múltiplas rochas em vários locais pode então dar aos cientistas pistas sobre as condições em Marte em que as rochas se formaram originalmente.

“Há tantas questões científicas que dependem da capacidade de conhecer a orientação das amostras que trazemos de Marte”, diz o autor do estudo, Elias Mansbach, estudante de pós-graduação no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT.

“A orientação das rochas pode dizer algo sobre qualquer campo magnético que possa ter existido no planeta”, acrescenta Benjamin Weiss, professor de ciências planetárias no MIT. "Você também pode estudar como a água e a lava fluíram no planeta, a direção do vento antigo e os processos tectônicos, como o que foi erguido e o que afundou. Portanto, é um sonho ser capaz de orientar a rocha em outro planeta, porque está indo para abrir tantas investigações científicas."

Os coautores de Weiss e Mansbach são Tanja Bosak e Jennifer Fentress do MIT, juntamente com colaboradores de várias instituições, incluindo o Laboratório de Propulsão a Jato da Caltech.

Mudança profunda

O rover Perseverance, apelidado de “Percy”, está explorando o fundo da cratera Jezero, uma grande cratera de impacto coberta por camadas de rochas ígneas, que podem ter sido depositadas em erupções vulcânicas anteriores, bem como rochas sedimentares que provavelmente se formaram a partir de rochas secas há muito tempo. rios que alimentavam a bacia.

“Marte já foi quente e úmido, e existe a possibilidade de que tenha havido vida lá em algum momento”, diz Weiss. “Agora está frio e seco e algo profundo deve ter acontecido no planeta.”

Muitos cientistas, incluindo Weiss, suspeitam que Marte, tal como a Terra, já abrigou um campo magnético que protegia o planeta do vento solar do Sol. As condições então podem ter sido favoráveis ​​para a água e a vida, pelo menos por algum tempo.

“Depois que o campo magnético desapareceu, o vento solar do Sol – este plasma que evapora do Sol e se move mais rápido que a velocidade do som – simplesmente atingiu a atmosfera de Marte e pode tê-lo removido ao longo de bilhões de anos”, diz Weiss. “Queremos saber o que aconteceu e por quê.”

As rochas abaixo da superfície marciana provavelmente guardam um registo do antigo campo magnético do planeta. Quando as rochas se formam pela primeira vez na superfície de um planeta, a direção dos seus minerais magnéticos é definida pelo campo magnético circundante. A orientação das rochas pode assim ajudar a reconstituir a direção e a intensidade do campo magnético do planeta e como este mudou ao longo do tempo.

Como o rover Perseverance estava coletando amostras de rocha, juntamente com a superfície do solo e do ar, como parte de sua missão exploratória, Weiss, que é membro da equipe científica do rover, e Mansbach procuraram maneiras de determinar a orientação original da base rochosa do rover. amostras como um primeiro passo para reconstruir a história magnética de Marte.

“Foi uma oportunidade incrível, mas inicialmente não havia nenhuma exigência de missão para orientar a base rochosa”, observa Mansbach.

Vá em frente

Ao longo de vários meses, Mansbach e Weiss reuniram-se com engenheiros da NASA para elaborar um plano sobre como estimar a orientação original de cada amostra de rocha antes de ser perfurada no solo. O problema era mais ou menos como prever para que direção um pequeno círculo de bolo estava apontando, antes de girar um cortador de biscoitos redondo para retirar um pedaço. Da mesma forma, para coletar amostras de rocha, o Perseverance enfia uma broca em forma de tubo no solo em um ângulo perpendicular e, em seguida, puxa a broca diretamente de volta para fora, junto com qualquer rocha que ela penetre.

Para estimar a orientação da rocha antes de ser perfurada no solo, a equipe percebeu que precisava medir três ângulos, o hade, o azimute e a rotação, que são semelhantes à inclinação, à guinada e à rotação de um barco. O hade é essencialmente a inclinação da amostra, enquanto o azimute é a direção absoluta que a amostra aponta em relação ao norte verdadeiro. O rolo refere-se a quanto uma amostra deve girar antes de retornar à sua posição original.

Ao conversar com engenheiros da NASA, os geólogos do MIT descobriram que os três ângulos exigidos estavam relacionados com medições que o rover realiza sozinho no decurso das suas operações normais. Eles perceberam que, para estimar o hade e o azimute de uma amostra, poderiam usar as medições da orientação da broca feitas pelo rover, pois poderiam assumir que a inclinação da broca é paralela a qualquer amostra extraída.

Para estimar a rotação de uma amostra, a equipe aproveitou uma das câmeras a bordo do rover, que captura uma imagem da superfície onde a broca está prestes a coletar amostras. Eles raciocinaram que poderiam usar quaisquer características distintivas na imagem da superfície para determinar quanto a amostra teria que girar para retornar à sua orientação original.

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Nos casos em que a superfície não apresentava características distintivas, a equipe usou o laser a bordo do rover para fazer uma marca na rocha, no formato da letra “L”, antes de perfurar uma amostra – um movimento que foi jocosamente mencionado no vez como o primeiro graffiti em outro planeta.

Ao combinar todos os dados de posicionamento, orientação e imagem do rover, a equipe estimou as orientações originais de todas as 20 amostras de rocha marciana coletadas até agora, com uma precisão comparável à orientação das rochas na Terra.

“Conhecemos as orientações com uma margem de incerteza de 2,7 graus, o que é melhor do que o que podemos fazer com as rochas da Terra”, diz Mansbach. “Estamos trabalhando com engenheiros agora para automatizar esse processo de orientação para que possa ser feito com outras amostras no futuro”.

“A próxima fase será a mais emocionante”, diz Weiss. “O veículo espacial sairá da cratera para obter as rochas mais antigas conhecidas em Marte, e é uma oportunidade incrível de poder orientar essas rochas e, esperançosamente, descobrir muitos desses processos antigos”.

Mais informações: Benjamin P. Weiss et al, Amostras de rochas orientadas perfuradas pelo Perseverance Rover em Marte, Ciências da Terra e do Espaço (2024). DOI:10.1029/2023EA003322
Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Esta história foi republicada como cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisa, inovação e ensino do MIT.